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Ejemplos de uso de la intuición física para resolver problemas matemáticos

A los efectos de esta pregunta, una "intuición física" es una intuición que se deriva de su experiencia cotidiana de la realidad física. Su intuiciones sobre cómo el giro de una pelota afecta a su posterior rebote se considerarían intuiciones físicas.

Utilizar las intuiciones físicas para resolver un problema matemático significa que eres capaz de trasladar el problema matemático a una situación física en la que se tienen intuiciones físicas intuiciones físicas, y es capaz de utilizar estas intuiciones para resolver el problema. Un ejemplo posible de esto es utilizar tus intuiciones sobre el flujo de fluidos para resolver problemas relacionados con lo que ocurre en ciertos tipos de campos vectoriales.

Además de ser interesante por sí misma, espero que esta lista dé a la gente una idea de cómo y cuándo se pueden resolver problemas matemáticos de esta manera.

(En esencia, la pregunta trata de aprovechar la experiencia personal para resolver problemas matemáticos. El uso de intuiciones físicas para resolver problemas matemáticos es un caso especial).


Estos dos Las preguntas de MO son relevantes. La primera tiene como objetivo identificar cuándo el uso de las intuiciones físicas es erróneo, mientras que la segunda parece ser una pregunta epistemológica sobre cómo el uso de la intuición física es insatisfactorio.

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user11211 Puntos 763

Un ejemplo paradigmático es la "prueba" original de Riemann de su teorema del mapeo en el análisis complejo. Dio un argumento heurístico utilizando el principio de Dirichlet, motivado por la electrostática en el plano.

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Vetle Puntos 413

El libro de Mark Levi La mecánica matemática está lleno de ejemplos elementales y hermosos de este tipo. También se dan algunos ejemplos en esta entrada del blog por Yan Zhang.

Un ejemplo clásico es una "prueba" de que existen funciones meromorfas no constantes en una superficie compacta de Riemann, que creo que se debe a Klein: véase esta pregunta del modus operandi .

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Franz Lemmermeyer Puntos 18444

Arquímedes aportó pruebas exactas y explicaciones de motivación mecánica para resultados como la cuadratura de la parábola o el volumen de las esferas.

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yolo Puntos 26

El número de octubre de 2015 de American Mathematical Monthly contiene un artículo de Tadashi Tokieda con el siguiente título y resumen.

Una prueba de viscosidad de la desigualdad de Cauchy-Schwarz

Resumen. La desigualdad de Cauchy-Schwarz para formas cuadráticas positivas tiene muchas pruebas. Esta nota da una nueva derivación que parece inusual al principio, pero es natural en retrospectiva, interpretando la forma cuadrática como energía cinética y la desigualdad como la disipación en un flujo viscoso.

Tokieda también tiene varios artículos en los que aplica la intuición física a los problemas matemáticos, como:

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sagi Puntos 482

Lea el siguiente documento para ver algunos ejemplos sorprendentes.

MR2587923 Atiyah, Michael; Dijkgraaf, Robbert; Hitchin, Nigel Geometría y física. Filosofías. Trans. R. Soc. Lond. Ser. A Math. Phys. Eng. Sci. 368 (2010), nº 1914, 913-926.

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