Essay Abstract

Discovering, last week, a letter that my grandfather wrote to his small children, in 1935, words that none of them had ever read, was an emotional moment for the whole family. The title of that letter is "The utility and beauty of Math". It drove me to write this essay. To my father, and to my own children. From Math to Physics, with everything in between, I called this essay: From Parents to Children.

Author Bio

Teresa Mendes has a mission: To start a Scientific Revolution. The results of this scientific revolution, even if not visible in her life time, could improve her children's quality of life and why not ... that of all other children too. She loves her job.

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Dear Teresa,

I enjoyed reading your beautiful essay on mathematics and physics, with its moving tribute to your grandfather, your father, and your father's physics teacher Romulo de Carvalho. This is a fitting followup of your video in last year's FQXi contest, "Physics Needs a Paradigm Shift."

I also agree with you that with regard to the mathematical foundations of quantum mechanics, "something is rotten in the state of Denmark". (With apologies to Niels Bohr and the Copenhagen Interpretation ... or maybe not!)

I also agree that there cannot be "one Physics for the subatomic world, another Physics for the macroscopic world", which of course creates an inevitable boundary problem. My own essay, "Remove the Blinders: How Mathematics Distorted the Development of Quantum Theory", takes the radical (and heretical) view that the fundamental organization is the same on both scales, so that the boundary problem immediately disappears. Quantum indeterminacy, superposition, and entanglement are artifacts of the inappropriate mathematical formalism.

Best wishes in the competition.

Alan Kadin

Dear Teresa Mendes,

I support your revolution, and would like to provide some bullets! You "appeal to the physics community, and more specifically the FQXi community, to seriously discuss the Local Realism paradigm."

In my essay I seriously discuss the Local Realism paradigm, and have been met with "benign neglect" by the FQXi members and those of the establishment. Big surprise.

You state "... no, 1982 Aspect experiments were not conclusive, so they did not reject Local Realism..." You then discuss "loophole-free experiments". May I comment on this aspect of local realism?

Even if Aspect's results were perfect, they do not reject local realism, or even say anything about local realism. What Aspect proves is that reality behaves the way quantum mechanics predicts, statistically speaking.

It is Bell's theorem, and Bell's theorem alone, that speaks of local realism. Because no mathematical error has been found in Bell's logic for 50 years, his theorem has become a cornerstone of the Quantum Credo.

This is quite strange, as his approach is based on a physical model of a magnetic moment precessing in a constant magnetic field, and such a field will produce null results in a Stern-Gerlach apparatus. Thus Bell begins with a logical contradiction.

Is there a different physical model that he could have used? Yes, he could have considered a non-constant or inhomogeneous field as the basis of his model. I do so in my essay with quite surprising results. As you very clearly feel strongly about the issue of local realism, and, after 50 years there is a new analysis that calls Bell into question, I hope you will read my essay [which supports you] and, if you have questions or comments, please give them to me.

If you become convinced, as I am, that Bell oversimplified his model, then perhaps you can convince others, who would prefer not to question Bell, that they should do so.

Finally, I repeat: it is not Aspect-like experiments that "reject local realism". It is the logic that is based on Bell's overly simple local physical models, which fail to provide the correct correlation, that is the basis of such rejection. If his logic fails when a less naïve model is considered, then local realism "returns" [as if it ever really went away!]

Warm regards,

Edwin Eugene Klingman

VERSÃO ORIGINAL

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"A meus dois filhos, Rui e Alvaro.

A UTILIDADE E A BELEZA DA MATEMÁTICA.

Desde a mais remota antiguidade, todos os povos que conheceram a Civilização, cultivaram as matemáticas - uns levados pelas necessidades de ordem pratica, outros atraídos pelo prazer do espirito. E porque a Matemática tem invenções subtis, que servem tanto para facilitar as industrias como para contentar os curiosos, os homens cedo compreenderam a sua utilidade e a sua beleza.

A Matemática é uma ciência mais perfeita que todas as ciências e tem inúmeras aplicações:

Na astronomia, é por meio de cálculos matemáticos que se prevê o movimento dos corpos celestes; na física, a matemática supre a experiência e abrevia o conhecimento de resultados; nas finanças ensina a calcular os juros, as anuidades, os câmbios e as rendas; na agricultura, facilita os trabalhos geográficos; na engenharia, ajuda a determinar a resistência dos materiais; na navegação, orienta e guia os marinheiros; nas artes militares, resolve as questões do tiro, etc.

Por aqui se pode calcular quanto é útil ao homem o estudo da Matemática. Não é somente a utilidade que dimana todo o seu interesse. Ela encerra uma grande soma de Perfeição, de Harmonia e de Beleza.

Leonardo da Vinci, expoente máximo da pintura italiana, confessa o prazer que lhe proporciona a matemática, dizendo:

"Se a luz solar produz a maior alegria nos corpos, a clareza das verdades matemáticas produz a maior alegria nos espíritos".

É porque na matemática se tem, como em nenhuma outra ciência, mulitas ocasiões de admirar a grandeza de espírito humano; porque é altamente estética e porque encerra em si os fundamentos da Arte.

O grande Leibniz diz: " A Arte é uma alta expressão da aritmética".

Com efeito, todas as manifestações da Arte vivem do número e da forma.

A Pintura tem a sua geometria no desenho e na perspectiva; a Arquitectura e a Escultura subordinam as leis da sua estética à proporção e simetria; Música e a Poesia procuram no número ou medida o melhor dos seus atractivos ... o ritmo.

Não é preciso estudar e dedicar-se às altas matemáticas para se gozar das suas belezas. Nas planuras das matemáticas elementares que se estudam nos liceus, também há imensas oportunidades de conhecer os seus encantos.

Tudo depende da maneira de ensinar e da maneira de aprender.

Os ramos das matemáticas elementares são três: Aritmética, Álgebra e Geometria.

Cada ramo tem os seus interesses característicos .

No método da Aritmetica podem-se observar as curiosas relações dos números, tão curiosas e tão perfeitas que Frederico Gauss - o maior matemático alemão - dizia: "A Matemática é a rainha das ciências, e a Aritmética a rainha das matemáticas".

É na Aritmética, principalmente, que se nota o espírito da ordem e proporção. Nos teoremas, nas demonstrações, nas operações - em tudo se admira a ordem e a proporção, ou numa palavra, o método.

É também através da Aritmética, que os homens teem, pela primeira vez a consciência de que raciocinam, quando sabem o resultado das suas primeiras contas. E nessa ocasião, principiam a sentir o prazer incalculável do calcular.

A Algebra elementar é uma linguagem simbólica, que tem na simplicidade toda a elegância do seu estilo. Cada equação é um trecho de prosa; as incógnitas valem por perguntas e têm como resposta as soluções.

Pôr um problema em equação é escrever em linguagem algébrica as condições duma questão apresentada em vernáculo. Resolver a equação é procurar a solução do problema: - e aqui está o mérito desta língua.

A Álgebra descreve como é possível estabelecer o paralelo - é um estílo ático, que prima pela precisão e pela clareza. Dai todo o seu encanto.

Edgard Quinet, poeta e filósofo, que professou as Matemáticas na Escola Politécnica de Paris, sentia-se tão surpreendido com a beleza da Álgebra que a considerava superior a todas as línguas humanas e a língua de Deus no espírito.

O método algebrico tem sobre o aritmético a vantagem de ser mais simples, mais atraente e mais geral. É essa a razão porque a Álgebra, fazendo caminhar mais depressa, alarga os horizontes do campo dos números e desenvolve no homem o poder de abstracção, por abranger as verdades gerais, não se fixando em particularidades inúteis.

De todos os ramos da matemática elementar, diz um professor, é a Geometria que mais prazeres reserva aos estudiosos.

Na simples verificação duma propriedade ou na demonstração dum teorema a gente miúda experimenta uma enorme satisfação, cada aluno é o pequenino Arquimedes descobrindo, constantemente, novos princípios e deduzindo novas consequências. Um conhecimento adquirido pelo próprio esforço, ou na verdade demostrada pela lógica dum raciocínio infantil dá-lhe o sentimento da personalidade intelectual.

O que não teria sentido Isaac Newton quando verificou serem matematicamente exactos os cálculos que o levaram à descoberta genial da lei da gravidade.

Mas não é só o prazer da descoberta que a geometria oferece aos que estudam. Quem se compenetra do espírito lógico desta ciência aprecia a correlação estreita dos seus teoremas, ligados como [...] formando o edifício grandioso [...]

Meus queridos filhos [...]

quanto ela [...]

[ultima folha rasgada]

NICOLAU XAVIER MENDES, pai de meu pai. Meu avô. 1935.

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Dear Teresa Mendes,

I heed your plea for a Physics that makes sense! For a 'physical view' that does not put us in conflict and contradiction with our sense experience. In my current essay ("The 'man-made' Universe") this view that you also express in your essay I encapsulate in this Anthropocentric Principle: "We Know the Universe so as to make Life possible".

When this Principle is violated for a long time (as it certainly is currently with Modern Physics) we introduce in our Collective Conscience distortions, dilemmas and confusion. And this tears apart our nature and our connection to Nature.

There is resonance between our essays. Read mine too to feel the harmony. And comment if you please.

Constantinos

19 days later
8 days later

Dear Teresa,

I think Newton was wrong about abstract gravity; Einstein was wrong about abstract space/time, and Hawking was wrong about the explosive capability of NOTHING.

All I ask is that you give my essay WHY THE REAL UNIVERSE IS NOT MATHEMATICAL a fair reading and that you allow me to answer any objections you may leave in my comment box about it.

Joe Fisher

DearTeresa, you are a genius! You present a letter written long ago on the beauty of mathematics; it had to be an old letter, from the time where there was beauty in the mathematics used by physicists.

Nowadays, the mathematics in physics are ugly, very ugly. They constantly violate Logic, its twin sister - a very ugly thing to do! The name of the game is: fit data! How that is achieve does not really matters. Besides violating Logic, it is arrogant and call "losers" to those that dare to defend Logic.

So, I really thank you for bringing us memories of that wonderful time when Maths and Logic lived in harmony and filled our souls with beauty.

Alf

    Dear Teresa Mendes,

    I am elated at your grandfather's seeming deification of mathematics eighty years ago.And I am quite sure you will agree with me,even as it is posited in your essay that,"physics today is struggling...in its own mess".And it is only a paradigm shift that approximates the concept of co-operative relations between maths and physics that will pull it out of the doldrums.And let it suffice for now that I join hands with you and your grandfather in admonishing that"in physics,mathematics overcomes the experiments and reduces the effort we need to know the results".

    I admire your resilience in holding on to the truth.

    Remain Blessed.

    Lloyd Tamarapreye Okoko.

    6 days later

    Teresa,

    You present some incisive ideas. Quantum mechanics instrumentalism, I believe, can be solved by looking at the classical world around us, mainly the mysteries there.

    My essay refers to studies by a physicist-biologist team to determine how the European robin navigates N and S seasonally. They were able to relate the mystery to the quantum world as part of quantum biology. Math followed the study as a tool to aid and understand, utilizing quantum knowledge but not being wedded to it.

    Trying to uncover such mysteries, leading us to mapping DNA and simulating the BB with the LHC, in effect, draws us away from an orthodoxy of physics for the subatomic and the macro.

    http://fqxi.org/community/forum/topic/2345.

    Jim

    Hello,

    "For me it is time for Physics to return the road that can provide Mankind with

    new technologies to simplify life and create economic value. I do not see any

    future in Quantum Mechanics"

    But isn't QM doing this already?

    http://www.scientificamerican.com/article/everyday-quantum-physics/

    Jason

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