在牛頓之前,物理或者說自然哲學研究的是標量,也就是數,畢達哥拉斯說,萬物皆數,這個數還是自然數,後來才有分數,小數,無理數,超越數,負數(牛頓不懂負數),複數,域論,群論。
牛頓開創了矢量物理,然後物理變成矢量數學,到了約翰伯努利,歐拉,拉格朗日,哈密爾頓,物理學變成 變分原理的泛函分析,這樣的數學問題。所有的牛頓力學相當於哈密頓量取極值,熱力學統計力學變成自由能取極值,這也是化學動力學,電動力學的麥克斯韋方程就是拉格朗日密度變分。。。
到了海森堡,物理學變成矩陣數學。到了愛因斯坦,物理變成張量Tensor數學。其實張量思維和廣義相對論是同一個思維,這也就是我之前寫的 愛因斯坦相對論(both俠義還是廣義)都不是他原創的,不僅高斯、黎曼已經認為我們居住的空間,度規不是平的,而且張量微積分發明者意大利的Gregorio Ricci-Curbastro,也質疑空間不是平的,所以要用張量來描述。
自從愛因斯坦用張量描述宇宙之後,張量開始在物理學中的各個領域泛濫起來,經典力學中的應力張量,應變張量,應變率張量,彈性張量,慣量張量,流體力學中的 柯西張量,應變張量(格林張量),應變率張量,渦旋張量,應能張量,量子力學中的張量算符更是大顯神通,希爾伯特空間,張量積,角動量張量,自旋張量,總能量算符張量,電動力學中的電磁張量,麥克斯韋張量,介電常數張量,磁化率張量,相對論中已經是張量主導了,可以說,所有的物理量都張量化。
工程學中,張量也泛濫起來,計算機也不例外,computer graphics 中從光照模型,強度張量,顏色張量,到材質 反射張量,粗糙度張量,到幾何變形中 縮放張量,旋轉張量,扭曲張量,彎曲張量,紋理映射張量。。。機器學習ML中的神經網絡中 網絡的權重、損失都可以用張量,computer vision中的像素值,NLP中張量用來表示文本數據,等等
在數學,因為物理、工程、計算機的需要,推動了張量的理論研究。
從張量學習過程中,我想,工程和計算機的學習中,化的時間應該是最多的,因為需要大量的應用計算;而物理學習過程中,最需要的不是時間,而是靈光一現的創造性思維;在數學學習中,最重要的是嚴格的思維。
總之,很難說,數學,物理,工程,計算機哪個更難,和哪個更費力,大家都在學tensor。但是理科比文科學習化的時間精力多,因為文科生都不懂tensor。物理學家卡皮查招研究生免試的時候問一個滿分考生,你一天多少時間在讀書做題,考生說,除了吃飯睡覺,我都在讀書做題。卡皮查很失望道:那你什麽時間思考呢。
下麵是一個CMU SCS計算機專業的小留的成績單,一個外國CS學生,可以輕輕鬆鬆在人文課程全A,而在計算機主業中卻不理想。注:這個學生是個好學生,曾在Amazon,Microsoft實習,現在在top 4 讀計算機博士