¿Por qué la química carece tanto de teoremas y fórmulas matemáticamente significativas?

Como estudiante de primer año de secundaria, es realmente digno de elogio que puedas hacer una pregunta tan profunda. Estás adelantado a los tiempos.

Es cierto que muchos teoremas y fórmulas matemáticas se obtienen de la investigación de la física, especialmente algunos teoremas y fórmulas matemáticas avanzadas se obtienen de la investigación de la física avanzada, por el contrario, la investigación de las matemáticas avanzadas; Las aplicaciones promueven la física; todas las ciencias naturales y la economía están estrechamente relacionadas con las matemáticas, que son la base de otras ciencias naturales y economía.

Discusión y exploración de la relación entre química, física y matemáticas -

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Tarde en la noche hablando sobre la relación entre matemáticas, física y química

Pregunta 2: Manifestaciones físicas de reacciones químicas

Hablando de eso, todavía hay muchos niños a los que les gusta encontrar problemas. Tienen una teoría: "Todas las reacciones químicas son esencialmente interacciones entre partículas, por lo que pueden explicarse mediante la física". Esto es teóricamente cierto, pero nadie ha estudiado por qué el hidrógeno y el oxígeno obtienen agua mediante la física cuántica. Es mucho más fácil expresar la física matemáticamente. ¿Cuál es el problema?

Debido a que las matemáticas, la física y la química son tres lenguajes diferentes, debe haber un problema de "traducción" en la expresión. Traducir entre dos idiomas es más fácil si tienen estructuras gramaticales y vocabulario similares; por ejemplo, traducir entre francés y español básicamente no es un problema. Pero si la gramática de los dos idiomas es muy diferente, entonces la traducción será difícil, como el chino y el inglés, y el problema más grave aquí es que la traducción en este momento a veces hará que el resultado sea más complicado que el original; Texto, e incluso inevitablemente se han cambiado algunas expresiones delicadas del texto original.

Afortunadamente, tanto las matemáticas como la física tienen estructuras gramaticales para la expresión formulaica, por lo que las matemáticas no solo son muy fáciles de expresar en física, sino también muy naturales. ¿Te imaginas una ley física escrita sin expresión matemática?

Desafortunadamente, la química y la física tienen estructuras gramaticales completamente diferentes. Aunque la traducción entre ellos es teóricamente factible, no importa cuán inteligentes sean los traductores actuales, no pueden traducir la ecuación más simple. Puede que existan traductores de este tipo en el futuro, pero ¿estas traducciones realmente tienen valor práctico? Mientras que un físico pasa un mes calculando con precisión los productos de una reacción, un químico pasa una semana realizando experimentos y análisis para comprender los productos.

En este caso, las reacciones químicas expresadas por las leyes de la física no tienen significado práctico.

Así que la química nunca puede clasificarse dentro de la física. ¿Por qué? Ya sea que las dos disciplinas estén separadas o fusionadas, el objetivo final es simplificar la investigación, es decir, reducir la "energía" tanto como sea posible. Cuando la química se fusionó con la física, el estudio de la química se volvió aún más complicado. ¿Cuál es el valor de tal fusión?

Pregunta 3: Avances disciplinarios y gran espíritu

Antes de intentar comprender las dos preguntas anteriores, este pájaro también estaba confundido acerca de la dirección final de los avances químicos. De hecho, el electromagnetismo físico puede utilizar las ecuaciones de Maxwell para resumir el electromagnetismo a un alto nivel, y los resultados son simples y hermosos. ¿Qué pasa con la química? Parece que aparte de la termodinámica y la cinética, realmente no existe ninguna expresión matemática que pueda resumir una rama de la química.

Esta teoría se ha mencionado muchas veces en química, y el resultado del argumento entre sus defensores es que no habrá ningún avance esencial en química.

Pero ¿por qué deben existir expresiones matemáticas? ¿Debido a que la expresión matemática de la física es muy concisa, ha provocado varios avances? Debido a que los delfines, como mamíferos, han evolucionado durante muchos años para respirar bajo el agua, ¿entonces el objetivo final de la evolución humana como mamíferos es respirar bajo el agua?

Esto obviamente no es confiable, ¿verdad? Los delfines y los humanos son generalmente mamíferos, pero ahí terminan las similitudes taxonómicas. Luego tomaron un camino evolutivo completamente diferente, por lo que tienen características completamente diferentes.

Como hemos mencionado antes, la física y la química son dos lenguajes que expresan la naturaleza, con estructuras gramaticales completamente diferentes. Esta diferencia es crucial.

Volvamos al lenguaje natural familiar de los humanos y veamos qué significa esta diferencia. Je t'aimerai es una frase francesa representativa de muchas palabras flexivas en Occidente. En el verbo más llamativo aimerai, las tres primeras letras apuntan ya expresan el significado del verbo mismo: amor. Entonces, ¿qué es ai? Esta estructura simplemente significa que el verbo tiene lugar en el futuro, se pronuncia en la primera persona del singular y el verbo es imperfecto.

No necesitas partículas de tiempo. Esta oración sólo expresa significado futuro a través de la conjugación del verbo mismo. Es una simplicidad, pero una simplicidad sólo para aquellos que entienden francés. No te imaginas que una persona que no entiende nada de francés pueda buscar en un diccionario y saber que esta oración está en tiempo futuro. De hecho, no puedes encontrarlo en un diccionario. ¿Qué pasa con los chinos? La traducción china de la frase de ahora es Te amaré en el futuro. Preste atención a la palabra "futuro" aquí: aunque el verbo en la oración no cambia la terminación, aún expresa el significado del tiempo futuro a través de palabras de tiempo. ¿No es este otro tipo de simplicidad? Aunque agrega una palabra, permite a los principiantes en el idioma determinar el significado de la oración a través de una simple actividad de búsqueda en el diccionario.

Por el contrario, la física se parece más a la primera: todas las leyes físicas están compuestas de un código muy abstracto. No solo necesita comprender el significado de cada letra de este código, ya sea intensidad de inducción magnética o intensidad de campo eléctrico, sino también de qué tipo de sintaxis se compone este código, ya sea producto escalar, producto cruzado u otra cosa. No hay duda de que la química se parece más a esto último: no hay una gramática maravillosa, pero imágenes y flechas simples expresan connotaciones profundas. Por ejemplo, ¿qué hay que hacer para comprender el mecanismo de una reacción orgánica? Solo mira la dirección de la flecha en la imagen

¿Qué significa esta diferencia? Esto significa que la física tendrá una expresión matemática estricta; esto dio origen a las famosas ecuaciones de Maxwell, la ecuación de Schrödinger, la mecánica newtoniana y la teoría de la relatividad. Sin embargo, la química rara vez se expresa en matemáticas. En la mayoría de los casos, es un diagrama de mecanismo, lo que da a la gente la ilusión de que la química no es físicamente sofisticada. Pero, ¿cuántas personas saben que reacciones como la sustitución de hidrocarburos halogenados y la condensación aldólica se basan en? ¿Mecanismos nucleofílicos? El mecanismo nucleofílico descubierto hace unas décadas es un resumen muy condensado de estas reacciones. ¿Cuál es la diferencia esencial entre ésta y las ecuaciones de Maxwell consistentes con la teoría electromagnética?

La dirección revolucionaria de la física radica en encontrar más expresiones matemáticas para mejorar las propias teorías. La dirección revolucionaria de la química es encontrar más diagramas de mecanismos para mejorar su propia teoría (aunque ahora parece que no existe un mecanismo universal simple en la química elemental, los pájaros creen que lo hay, pero no lo han encontrado. Una vez encontrado, será trascendental). Sólo dos sintaxis diferentes.

Muchas personas sólo miran la superficie, que es extremadamente superficial. Expresan con fuerza sus grandes puntos de vista y no logran ver cosas mucho más profundas.

Muchas cosas en química son independientes y no dependen de otras. Si la química es negra porque la parte de química se basa en otras materias, de verdad jaja.

A los estudiantes de secundaria les gusta especialmente discutir este tema, al igual que a los estudiantes universitarios. Lamentablemente, las características de ambos son que no están profundamente involucrados en el mundo, no dominan las habilidades de aprendizaje y no han visto la amplitud y profundidad de la química, la física, las matemáticas y otras materias. Los argumentos presentados son bastante superficiales y sin fundamento.

La ecuación de Schrödinger mencionada anteriormente es una fórmula matemática importante en química (necesitas un estudiante de segundo año para entenderla, y ahora solo eres un estudiante de primer año).

Hablemos primero de algunas fórmulas importantes relacionadas con las matemáticas en la química de la escuela secundaria:

PH=-lg[H+].