建立能量守恒律的愛美女數學家們

標題中“們”指的不是很多而隻是多於一個，確切地說是兩個，她們的名字翻譯成中文時，按照通常的音譯習慣不妨都翻譯為“愛美”，盡管她們的實際名字並不相同，一個名叫Emilie，另一個名叫Emmy。前者是法國的數學家，後者是德國的數學家。兩位在曆史上都鼎鼎有名，最主要的是因為她們在被科學界視為鐵律的能量守恒律的建立過程中所起的決定性的作用。

眾所周知，作為現代科學的基礎的能量守恒定律是一條被認為經過了無數實踐證明了的經驗定律。但大多數人可能不知道這條所謂的經驗定律卻主要是由數學家們作為數學定理建立起來的，而其中兩位關鍵性的人物便是上述按中文發音可稱為愛美的女數學家們。

能量的概念源自於古希臘，現代科學的能量的概念與古希臘的能量之最大的不同點在於它與具有明確的數量等價性的守恒關係綁在一起。最先提出這種守恒性的也是一位數學家（及哲學家，物理學家）------ 微積分發明者之一，著名的萊布尼茲。但是，萊布尼茲提出的守恒僅僅是動能的守恒，而且他給能量起的名字叫做生命的力量（vis viva）。據說他提出該守恒律是為了對抗他在英倫島上的對頭牛頓的動量守恒。很顯然，萊布尼茲的能量雛形是有缺陷的，而真正提出今天人們所熟悉的能量既不能產生也不能消失而隻能以不同的形式轉換的能量守恒概念的便是上麵提到的Emilie Du Châtele在18世紀初所進行的。Emilie是在翻譯牛頓著名的《數學原理》一書時將牛頓力學與萊布尼茲的vis viva的概念相結合提出能量必須具有不變的量綱（dimension）且守恒的概念，並對之（針對動能與勢能）進行了實驗檢驗，從而使能量守恒與牛頓的動量守恒成為並駕齊驅的概念。而第一個將能量（energy）一詞用於這種守恒量的則是那位發明了至今困擾著科學界的雙縫實驗的托馬斯楊，也即著名的楊氏模量的發明者，另有一些物理學家將能量守恒的概念從最初的動能與勢能的守恒擴展到其它各種能量形式。到了20世紀初，另一位著名的女數學家Emmy Noether對能量守恒律進行了嚴格的數學證明。

由此可見，在能量守恒定律由建立到最後的證明過程中起到最關鍵的作用的便是Emilie與Emmy這兩位女數學家。

而數學家們在能量守恒律的建立過程中所起到的決定性作用也就注定了能量守恒律自身的缺陷。數學定理的證明都是在一個想象為必然的框架下進行的。在這個框架下這些定理在邏輯上是嚴格的，但是在這些框架之外，定理的邏輯就會出現問題。就比如歐式幾何可以說涵蓋了我們日常生活中所能想象的出的所有幾何關係，可人們仍可以突破歐式幾何的框架來建立非歐幾何學。

如我在過去一年裏反複指出的，不僅紅移藍移可以造成光能的不守恒，而且宏觀的機械運動在特殊的條件下也可以違背能量守恒關係。這表明當初由Emilie這位數學家提出的後來由Emmy這位數學家證明的能量守恒律所適用的框架就如同歐式幾何學一樣並未如過去幾個世紀裏人們所以為的那樣涵蓋了所有的邏輯可能性。。。。。。

 

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能量其實一直是一筆糊塗賬

[白釘]

他們把水攪渾，以使其看上去更深沉。-尼采

[慕容青草]

回複 'areYOUsure' 的評論 : 你的問題讓我想起不久前另一位網軍的評論“如果一個係統的哈密頓量不隨時間變化，可嚴格推導出係統能量守恒，這是經典力學的內容”。。。你的問題的邏輯與他完全一樣。。。看來對於專業吃網絡飯的人來說，名詞就可以代替邏輯，或許這就是你們這一行招工的標準吧。。。。。。。

[areYOUsure]

用數學的語言來說，是不是所有物態變化都是酉變換？如是，能量守恒就很好理解了。反過來說，因為對所有物質（不管大小重量等）都是保能量的，估計所有物態變化都應是酉變換換。