绘制社区VI:更好的捕鼠器

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八月 172013
 


数学结晶学、理论结晶学或结晶学基础,或你想叫它什么的,我们许多人都有这样的印象:这是一个领域它正在兴起(或重新合并),如果这个领域变得更加活跃和流行,这可能是一件好事。


但新兴领域需要什么?我们如何鼓励其增长?事实证明,有这样的专家:社会学家和科学哲学家。让我们从头开始(哲学家,像数学家,喜欢定义他们的术语):我们所说的场是什么意思?这不是一个愚蠢的问题:事实上,我声称这是我们想要做的事情的核心。


林德利·达登写下了作为科学领域的一个领域,有“一个中心问题,一个被视为与该问题有关的事实、一般解释因素和目标的领域,提供了对如何解决该问题的期望、技术和方法,以及试图实现解释目标的与该问题相关的概念、规律和理论。”字段是关于问题达顿概述了细胞学和生物化学的出现,并声称他们的共同点是发现了新的东西,引进了新的研究技术,成功地解释了新的事物。


这就是潜在的经济现实:人们对我们感兴趣;他们对什么感兴趣他们他们有自己的议程。参与一个新领域——甚至关注一个新的领域——都是一项艰巨的工作。他们为什么要这样做?如果一个新兴(或重新合并)的领域提供了有用的东西,它将获得关注和支持。这是拉尔夫·沃尔多·爱默生的名作捕鼠器引述(原话中没有提到捕鼠器):


……如果一个人有好的玉米、木头、木板或猪可以卖,或者能做比任何人都好的椅子、刀、坩埚、教堂或羊毛衫,你会发现一条通往他家的宽阔而艰难的路,尽管它在树林里。如果一个人知道法律,人们就会知道,尽管他住在松树棚屋里,并求助于他。如果一个人能吹笛或唱歌,把被囚禁的灵魂包裹在极乐世界里;或者可以画风景,把春秋的所有魅力都用油画和赭石表现出来;或者可以用美妙的歌曲和诗句解放或陶醉所有听到他的人;可以肯定的是,这个秘密是无法保守的:第一个证人把它告诉了第二个证人,然后男人们走过五、十、五十步来到他的门口…

可能还不清楚有什么全新的东西。例如十八世纪末十九世纪初,经过几十年的发展,数学家从莱昂哈德·尤勒(1761年)到埃瓦里斯特·伽罗瓦(1831年直到1846年,奥古斯汀·考西才宣布,80多年来,数学家一直在探索(鼓点,请),排列群(见Hans Wusing的抽象群概念的成因详细信息)。在这八十年中,从那以后,小组一直受到数学家的关注,因为它们很有帮助。


这是我强加于路人的一个例子。物理学知识的增长和工程制图的日益复杂是如何改变建筑的?有很多方法,这里有一种。文艺复兴之前,圆顶要么很浅,要么很小,要么有扶壁。

图片由Anthony M。 图片由idobi发布在Wikimedia Commons上 Milos Radevic在Wikimedia Commons上发布的图片

三个著名的文艺复兴前圆顶。这个万神殿(左)浅圆顶清真寺(中间)是一个小的木制圆顶圣索菲亚大教堂(右)是中等大小的,四面都有扶壁。(来自Wikimedia Commons的图片热链接。)

问题是环向力,作用在圆顶下部的向外力:当下部向外爆裂时,一个又大又高的砖石圆顶很可能会倒塌。因此,在文艺复兴之前,建筑师们将圆顶设计得很浅(没有下部向外爆裂),或者设计得很小(环向力小得多),或者用木材(比石头有更大的抗拉强度),或者采用扶壁等。


文艺复兴早期,佛罗伦萨城决定修建一座献给鲜花圣玛丽的大教堂,其巨大的八角形圆顶宽43米,比万神殿以来的任何圆顶都要宽。他们建造了大教堂,但没有为圆顶准备扶壁,然后……他们建造了一座没有屋顶的教堂。几十年后,他们被说服菲利波·布鲁内莱斯基他解决了这个问题。解决方案是一对同心圆顶:我们从远处看到外面的灯,还有一个坚固的内部圆顶,用来加固外面的圆顶(本身用几个带子加固),并帮助支撑顶部的灯笼。不久之后,米开朗基罗在建造圣彼得大教堂的圆顶时采用了相同的设计。然后就来了克里斯托弗·雷恩三倍的圆顶,内部和外部外壳都很轻,呈半球形,中间有一个坚固的悬链线状圆锥体。雷恩对布鲁内莱斯基创新的变种预计将在亚洲出现:多重圆顶/外壳设计使洋葱圆顶(如泰姬陵之前圣保罗大教堂)。

Bob Tubbs在Wikimedia Commons上发布的图片 Amandajm在Wikimedia Commons上发布的图片 图片发布在1755年制作的维基媒体公共版画上 Dhirad在Wikimedia Commons上发布的图片

从左到右,布鲁内莱斯基的佛罗伦萨的双穹顶然后是米开朗基罗的罗马的双圆顶,然后是雷恩的横截面伦敦的三重穹顶,向右(可能)乌斯塔德·艾哈迈德·拉豪里阿格拉的双圆顶。来自Wikimedia Commons的图片热链接。

这也是一个中世纪行会隐秘的绘画技巧逐渐被文艺复兴现实主义运动艺术家(通常以几何为导向)更精确的绘画所取代的时代,包括布鲁内莱斯基(Brunelleschi)和米开朗基罗(Michelangelo)继承圣彼得大教堂(St.Peter’s)的杰科波·巴罗齐·达维格诺拉(Jacopo Barozzi da Vignola),他在米开朗基罗去世时接管了他的项目,并用米开朗琪罗的画完成了这项工程。十五世纪、十六世纪和十七世纪的工程师们能够建造出前所未有的结构,不仅因为他们对物理学的理解不断加深,还因为他们的设计更加细致和全面。(见亨利·考恩,建筑大师:从古埃及到19世纪的结构和环境设计史和彼得·杰弗里·布克工程制图史了解更多详细信息。)


如今,科学技术进步本身就是一个研究领域。最近的一项主要研究表明,在过去的千年中,欧洲的技术创新改进文化我们没有一个发明家突然发明这个蒸汽机,但相反,几个世纪以来,发明家们不断改进他们前辈的蒸汽机(反过来,这些蒸汽机又从古代被重新发现)。这种文化过程中最流行的两种模式可能是:

  • 唐纳德·坎贝尔关于进化认识论这是他的心理学理论的延伸盲变异与选择性保留(BVSR)。无论是个人还是社会的创意过程都依赖于创意生成器,创意都是根据当前的需求进行选择的。选定的思想被记住,逐渐形成知识(或文化)结构。坎贝尔的动机是达尔文的自然选择理论,随后是间断均衡理论由提前埃尔德雷德斯蒂芬·杰·古尔德:在进化过程中,一个物种有很长一段时间的变化相对较小,当新物种从旧物种中出现时,会有短暂的快速变化。
  • 托马斯·库恩将科学研究分为两类。师范科学这是占据大多数工业和学术科学的“解谜”,在大多数实践者接受的共识“范式”的支持下运作。有时,范式的内部和外部压力会导致从一种范式到另一种范式的过渡,我们称之为科学革命.

请注意,这两种模型都很好地涵盖了科学革命,但并没有特别解决以下问题拉伸达成科学界无法理解的概念。


几年前,我提出了一种合并隐喻想象一下科学真理(无论是什么)是一座看不见的大厦,想象一下科学家是在大厦上长葡萄藤的园丁。我们看不到大楼,但我们能看到藤蔓这座建筑勾勒出塔楼、阳台、滴水嘴和其他(看不见的)建筑物的轮廓。这个比喻对我们来说有两个重要的特点,都是基于一个新兴领域需要招募人才的概念,因此葡萄藤的生长不仅要被引导去探索这座大厦,而且要让新手能够驾驭它。

  • 这个比喻将库恩的正常科学与非革命性的前沿科学区分开来,正常科学包括用藤蔓填满缺口,露出墙上的浮雕(这对工业非常重要,工业需要把事情做好),园丁试图说服藤蔓向……一些他们看不到但少数人猜测存在的东西。这幅图像是用来描述一些早熟的数学家在获得任何人了解他们的工作。
  • 这个比喻并没有把革命作为一种研究活动,而是把结果将革命视为一种教育。根基上的教学问题是如何让新手上手;园丁们通过管理一些巨大的树干来解决这个问题,树干上有许多低矮的树枝可供攀爬和探索。边境附近的教学问题是找到一个可接近的通往边境的道路,这意味着要把一根树枝或一根粗大的卷须拉到所需的位置。

    在他的群论史中,Wussing(上图)指出,伽罗瓦几乎故意的不透明是他的工作在他去世后花了十多年才产生影响的原因之一。在我的论文中,我遵循了Michael Crowe的赫尔曼·格拉斯曼(Hermann Grassman)在困难的大部头著作中埋葬了向量代数的前任与威拉德·吉布斯(Willard Gibbs)更具战略性的营销(使用预印本)相反。这将我们带到所有这些社会学和哲学可以帮助我们的地方:如果我们在一个新兴领域,我们应该做什么做什么?


    让我们首先看看创新是如何发生的。流行的观点是一些隐士发明了一种更好的捕鼠器,世界为他敲开了一条路。动物行为中最常见的例子可能是日本猴子部队中的低级女性这两次发现了更有效的食品加工技术,随后渗透到(男性主导的)阶层。不幸的是,这种类型的人类创新者往往是像Galois、Grassman、,文森特·梵高、和格雷戈·孟德尔:虽然偶尔,这样一个孤独的天才(比如拉马努金)被一位敏锐的大师发现了好莱坞风格(比如戈弗雷·哈迪)但很少有大师像哈代那样敏锐、善于接受。


    库恩认为,社会和制度障碍对边缘人物进行重大创新和让社区积极回应由于难度太大,大多数成功的创新都会出现在离行动中心更近的地方。的确,伯纳德·巴伯列举了科学界抵制创新的各种原因和方式:一些科学家坚持他们的旧模型和方法,许多人对数学有各种各样的态度,一些人对他们直接专业以外的任何事情都持谨慎态度,并遵循刻板印象,“……有时,专业地位较高的人在发表前会对较小的数字做出判断,并阻止一项发现付印,”“在科学领域,年长者抗拒年轻人,这是科学家自己和那些将科学作为一种社会现象进行研究的人经常注意到的另一种模式。”一个更悲观的观点是由唐纳德·汉布里克和陈明杰他写道,邻近领域的从业者可能会将新领域视为稀缺资源的竞争对手。


    迪安·西蒙顿另外,我认为一个成功的创新很可能是由一个已经掌握了这门学科并且已经为人所知的人所创造的(我似乎记得有一位作家小跑出来艾萨克·牛顿,查尔斯·达尔文梅纳德·凯恩斯作为示例)。


    但是立体主义一个世纪前。斯托扬·斯古列夫注意到在1907年巴勃罗·毕加索产生阿维尼翁公主下面,他是一个次要人物,但不是边缘人物:他已经以他的蓝色时期绘画。此外,具有讽刺意味的是,中产阶级的增长和大众艺术的出现为异国艺术创造了利基市场,毕加索与其中一个利基营销者有联系。四年后,立体主义可能是“巴黎占主导地位的前卫风格”,但随着立体主义艺术在私人市场(而非保守的沙龙)的传播,这场运动支离破碎,没有真正的领导者,反而有越来越多的从业者。本质上,立体主义所需要的是基础设施、可获得的经济需求和可开发的网络,但没有杰出的领导者(尽管毕加索和乔治·布拉克将在批评者从震惊中恢复过来后宣布领导人)。

    Olpl作为公共领域的作品发布在Wikimedia Commons上 Artchive上发布的图像

    阿维尼翁公主毕加索(Wikimedia Commons的热链接)和L'Estaque的房子,(来自Artchives的热链接)艺术评论家描述的作品路易斯·瓦克塞尔被称为“立方体奇观”,因此命名为“立体主义”。


    但数学结晶学已经有了资深和杰出的参与者和朋友。那么我们该怎么办?好吧,我们正在摸索,考虑到该领域的长远性质(既是一个跨学科领域,也是一个从业者地理位置分散的领域),一个问题是沟通:戴安娜·克兰声称聚集在一起的从业者可以相互支持,而那些在他们感兴趣的辅助或边远领域缺乏联系的人将把期刊、书籍和会议作为他们的主要资源,但这可能很困难。


    因此,我们谈论的是基础设施(以及经济需求,这将是后续帖子的主题)。会议、期刊、研讨会等。还有一个考虑因素:简·法格伯格和巴特·弗斯佩根注意到几位作者认为,为了在其他科学领域中建立可信度,一个新领域必须建立可见的质量控制——尽管我怀疑傲慢的排他性可能无济于事,尤其是在这个领域,它是众多业余爱好者和狂热者的附属品,Marjorie Senechal和George Fleck的《塑造空间:一种多面体方法还有像赫尔曼·韦尔(Herman Weyl)的书对称还有约翰·康韦、海蒂·伯吉尔和柴姆·古德曼·施特劳斯事物的对称性; 事实上,年轻的业余爱好者和爱好者将成为我们的新成员(而老年业余爱好者和狂热者将成为我们社区的支持者——在一个智能设计、气候否认和古代外星人,科学可以利用它所能得到的所有社区支持)。


    基础设施的一个优先事项是征聘。Luis Bettencourt等人构建了一个新科学领域模型研究宇宙膨胀、宇宙弦、朊病毒、H5N1流感、碳纳米管和量子计算,他们发现以下公式很适合。设ΔP为一年内新发表的论文数,Δa为新作者数,αa为“标度指数”,则ΔP/(Δa)α几乎是恒定的,他们称之为归一化常数换言之,出版物的数量与招聘人数相当(尽管也有一个α反映了该领域的表现)。


    请注意,这是新作者的数量,而不是年轻从业者的数量。但不管怎样,我们谈论的是新兵,我们又回到了教学问题上。该领域需要讲解材料和指导课程,与IUCr数学和理论晶体学委员会我们需要考虑学生。学生如何学习数学结晶学?他们如何准备学习数学结晶学?国家研究委员会提出的问题之一理论/计算化学的数学挑战数学学生不学习化学,化学学生不学习(很多)数学,所以这两个群体都不准备在化学和数学的交叉点做很多事情。如果数学结晶学要进步,这就必须改变。


    在SIAM数学晶体学小型研讨会上,其中一位参与者担心,如果我们招募研究生,他们可能很难找到工作。作为一个专注于数学逻辑的学生,我对这个问题很敏感。有一个笑话是,一个人必须等到有人去世后才能找到工作。似乎有两种反应。

    • 我的一位同事会告诉他的学生,除非他们下定决心,否则不要去学数学。这是一种召唤,而不是一种职业。其中一个进去是因为它很漂亮。如果一个人是实际的,那么学习数学可以为许多职业做好准备(比如人文学科,它看起来也一样好——根据一些研究,或者可能更好–比商学院更能培养学生的商业生涯)。
    • 如果我们相信数学结晶学有好处,有助于解决重要问题,那么我们相信我们的工作将为我们的学生创造经济需求。这就把球直接放在了我们的场地上:这取决于我们为学生创造一个市场。

    如果我们要招聘人员,我们有义务知道自己在做什么。

  • 八月 102013
     


    每年四月国际纳米科学、计算与工程学会年会在犹他州雪鸟市举行纳米科学基础(FNANO)会议&在赛季的最后一周进行一些滑雪活动。2007年,奥马尔·亚吉被邀请谈论化学的“从‘摇晃和烘烤’到理性设计的转变”。理性设计不可避免地会导致数学,Yaghi花了几分钟时间抱怨数学家不愿意处理那些“不有趣”的问题。


    化学家并不孤单:几个世纪以来,物理学家一直在抱怨。但事实上,数学家与其他学术团体非常相似:他们进入自己的领域是因为他们对这个领域感兴趣。正如化学家和物理学家通常对化学或物理问题更感兴趣一样,数学家通常对数学问题更感兴趣。一个区别是物理学家——以及最近的化学家——依赖数学作为他们的工具包,但在二十世纪之前,数学不需要其他学科的太多帮助来解决问题。The rise of计算机辅助证明实验数学这表明这种情况可能正在改变,但即使是现在,数学家也可以相当自力更生。


    除非是在寻找屠龙的时候:数学有很长一段从外部解决问题的历史。所以数学家应该对数学结晶学感兴趣——毕竟,结晶学为数学家提供了结晶学群。但是,这种不对称导致了文化差异,这可能给合作带来困难。


    尽管合作了几年,但我对化学家的了解还不够,无法对他们发表评论,所以我将集中精力解决与数学家合作的问题。

    1. 有一个议程问题。非数学学者对数学能提供的好处感兴趣,而数学有着悠久的传统,它是一项为自身利益而进行的事业。
    2. 数学是出了名的难。事实上,许多学生放弃了更多的数学科学(如物理),而选择了更少的数学学科(如化学)数学焦虑.
    3. 抽象。在过去的两个世纪里,数学变得越来越抽象,这种冲动会使数学和数学家变得不那么容易理解。
    4. 字段的碎片化。数学现在被分割成大约六千个领域,很少有数学家能够掌握其中的几个领域(例如,早在20世纪90年代,当我还是一个普通的数学家时,我对自己的四个领域感到非常满意)。

    要记住三件事。

    • 在那些学术数学很丰富(现存文献也很丰富)的社会中,比如古希腊、中国、印度、中东,数学要么有宗教根源,要么至少有宗教纠葛,数学家和形而上学哲学家之间有着紧密的联系和同情。
    • 自埃及和美索不达米亚以来,数学一直是中产阶级的活动。每个城市社会都对数学和逻辑有着巨大的需求(广泛考虑)因此,科学女王一直享有一定的地位。
    • 数学经历了几次危机,当时还不清楚接受数学事实的标准是什么真的.希腊序列泰勒斯Chios的希波克拉底亚里士多德欧几里得开发并推广了公理化方法:首先要有一套明确的定义、明确的假设,以及推理规则并且,从假设出发,使用规则逐一得出结论。这种从假设到连续结论再到期望事实的顺序称为证明这种形式的验证极其费力,但数学家依赖它,因为数学家在逃避或逃避验证时有许多不愉快的插曲。许多数学文献,以及许多中级和高级数学课程,都是公理方法的练习。

    现在让我们更仔细地看一下这四个问题。

    1. 议程。这可能是最困扰非数学家的问题:他们抱怨数学家们觉得自己的工作“不有趣”艾玛·拉森观察到,“人们……基本上对[其他人的]问题不感兴趣;他们对自己的问题感兴趣。”国家研究委员会在其1995年关于理论/计算化学的数学挑战认识到化学家对化学问题感兴趣,而数学家对数学问题感兴趣:
      • 从第110页起,“……跨学科的工作可能被视为……“不是真正的数学……”,大多数“大多数学术数学家会同意,很难[评估]‘跨学科’的工作……”。无论如何,这与构成“新数学”是不同的由于任期和晋升过程,“这些问题对初级数学家来说尤其令人担忧”。
      • 从第111页开始,“……类似的部门自治原则可能会影响寻求与数学家合作的化学家。”虽然报告并不担心理论化学家的地位——至少在计算机科学中,理论家往往被边缘化,在某种程度上,物理学也是如此(这是实验主义者彭齐亚斯罗伯特·威尔逊而不是理论家乔治·勒梅特,乔治·加莫阿尔弗,他们去斯德哥尔摩参加大爆炸)——它确实指出,“因为理论/计算化学家必须经常证明他们的工作在化学实验领域的应用[甚至计算机科学都不需要的东西!],数学性质的基础工作……可能被低估了。”另一方面,“……化学部门有更多评估多学科研究的经验……”

      数学中有一种政治派别,从数学右派为数学而重视数学,到数学左派为数学对社会的贡献而重视数学。

      在右边。毕达哥拉斯和柏拉图分别将数字和几何与宇宙的形而上学现实联系在一起。20世纪右翼的主要拥护者包括伟大的数学家戈弗雷·哈代,他的数学家的道歉看起来像是对一项娱乐活动的描述(数学遗传学的创始人写道:“我什么都没做”),以及数学家(科幻作家)埃里克·坦普尔·贝尔,谁的数学的发展将主题的历史描述为一门艺术。

      向左。尽管他们偶尔会发表右翼言论艾萨克·牛顿阿尔伯特·爱因斯坦他们是数学左派,他们对数学的主要兴趣是他们能用数学在物理上做什么。20世纪左派的主要拥护者包括生物学家(和政治左派)兰斯洛特·霍格本,谁的百万数学是为了将微积分的第一学期带给公众和数学教育家莫里斯·克莱恩,谁的从古代到现代的数学思想提出了一种更具数学意义的左翼历史观(以及其数学意义上的左翼诽谤教授为什么不能教:数学与美国本科教育的困境谴责现代数学和现代艺术)。

      大多数数学家都是温和派,但在上个世纪,学术数学的激励结构是右翼的,尽管这可能正在改变。

    2. 数学很难。芭比因为那样说而惹上麻烦数学课很难,但这似乎是真的。事实上,长期的数学教育改革努力(至少部分)是由学生没有充分学习数学的观念所驱动的。究竟是什么使数学变得困难还不清楚——可能是学生们被教导数学要么简单要么不可能,因此他们没有努力学习,也可能是数学思维中存在着许多人无法掌握的本质上不自然的东西,甚至如Frank Smith在玻璃墙:为什么数学看起来很难)数学的抽象语言。前一种理论直到最近才最流行(即使是现在数学基因对于那些不把家庭作业分数与看电视习惯联系起来的学生来说,这是一个最受欢迎的不在场证明);如今,像希拉·托拜厄斯这样的教育工作者提出了这样的观点:厌恶数学但问题并不在于缺乏数学基因。(还有一种理论认为,这个问题是对艰苦工作的厌恶,因为数学就是艰苦工作。)无论这个问题是数学的困难,还是对数学的厌恶,许多与数学家一起工作的人都对这个学科本身有问题,这限制了他们有效合作的能力。
    3. 抽象数学。数学有倾向于倾向于尽可能普遍适用的一般性陈述。换句话说,数学有抽象化的倾向。我们可以从数字中看到这一点:
      • 通过与队列的反复接触,人们可以理解第一,的第二,的第三的等等:从这些抽象出序数给出鸟在啄食顺序上的位置或路线上的地标。
      • 通过反复接触收藏品,人们可以了解对象,物体,对象等:从这些对象中抽象出红衣主教给出了一个人的奶牛群或奶牛贝壳集合的大小。
      • 不知怎的,这两个概念融合在一起,产生了(自然)数量。吃馅饼和分享战利品的经历让人们产生了比率,很快被视为另一种数字,数学家称之为理性的(事实上,希腊人与各种数字的动物园搏斗。)

      在过去的两个世纪里,抽象代数的兴起给抽象带来了转机。例如,群最初是排列多项式解的作用,但这些解是数字,所以我们有数字群,但还有作用于多面体的对称群,所以我们也有作用群,等等。当晶体群被枚举时,一个群是任何收集G公司对象的身份 e(电子))和一个“二进制运算”*,使得以下情况成立:

      • 对于任何x在里面G公司,x*在中G公司(想想带*的整数是加法,或带*的正有理数是乘法,或带有*的晶体群是合成。)
      • 对于任何x,、和z(z)在里面G公司, (x*) *z(z)=x* (*z(z)). 这叫做结合性; 注意,在数字上,加法和乘法是相联的,而减法和除法不是相联的。
      • 中有一个元素G公司,称之为e(电子),对于任何x在里面G公司,x*e(电子)=e(电子)*x=x.如果*是数字的加法,则e(电子)为0,而如果*是数字的乘法,则e(电子)为1。
      • 对于每个x在里面G公司,只存在一个x -1在里面G公司(称为反向属于G公司)这样的话x*x -1=x -1*x.在数字上,如果*是加法,则x -1是–x,而如果*是乘法,则x -1是1/x.

      这种抽象级别的优点是,一旦验证了有关组的事实,就可以对所有应用程序进行验证。缺点是抽象不如具体示例容易理解。美学和形而上学认为,抽象使数学家能够理解问题的数学内容。数学现在是如此抽象,以至于一本关于晶体学群的书可以问世,甚至根本不提螺旋、滑动或反转。

    4. 数学的碎片化。如中所述以前的过帐美国数学学会和Zentralblatt fur Mathematik联合委员会列出了大约6000个领域。由于掌握一个领域需要处理该领域主要结果的证明(!),因此掌握其中的几个证明是非常困难的。然后看看那篇帖子中列出的与晶体结构相关的字段数量,以及这些字段的分散程度,我们不能指望一个给定的数学家能够处理任何出现的晶体结构问题。(我有一个独特的不在场证明:我在任何该过帐中列出的字段。)

    因此,与数学家合作可能会面临挑战。正如人们可能猜测的那样,数学家面临着与化学家打交道的挑战。最明显的是语言障碍。

    • 如果你看一篇数学文章或课文,你会看到砖块——定义和命题,通常带有大块的证明——通过激励砂浆粘合在一起。人们可以浏览这样的论文,但实际上阅读它是一种Zen式的体验,因为(不像化学家)读者应该通过重述证据来实际验证工作。(当然,这是对裁判的期望——这就是为什么数学期刊的裁判过程可能需要几个月甚至几年的时间。)
    • 非数学学者没有定义他们的术语,所以很难说出他们在谈论什么。虽然化学家确实会定义诸如“苯酚”、“芳香族”和“有机物”之类的术语,但当谈到多面体(在数学书中定义得非常仔细)时,它们往往会变得糊涂。这意味着数学家必须努力确定非数学家所谈论的内容。
    • 非数学家不知道他们想要什么。一位工业数学家(在USF的一次研讨会上发言)曾说,数学顾问不应该只解决一些实业家所问的问题,因为这个解决方案通常没有那么大帮助。这位数学家说,首先要做的是找出真正的问题是什么。
    • 非数学专家的验证标准较低。数学家非常关注验证,他们实际上有专门用于验证的字段。与之相比,自然科学家倾向于乐观的概括。这在一定程度上是伽利略的错——他说一个人从一个简单的模型开始,然后根据实验结果进行调整——而实验结果只能在有限的范围内建立一个理论。开尔文勋爵(Lord Kelvin)放在火炉上的茶壶并不是太阳加热的地球,所以他用茶壶模拟地球随茶壶冷却而冷却的过程可能是不明智的,更糟糕的是,他拒绝接受经验证据证明他的计算是错的。

    因此,与自然科学家相比,数学家可能具有强迫性。但我们已经学会了谨慎对待困难,我们有伤疤可以证明这一点。

    还有一个额外的问题。在第112页,国家研究委员会写道,“数学课程的结构像一棵树,在一个很长的前提分支的末尾,有化学家可能感兴趣的课程;其效果是阻止化学家获得任何高级主题的知识。”,一个新领域的出现在很大程度上取决于招聘,因此课程是一个非常重要的问题。但是,这比安理会建议的要多得多。

    • 与其他科学系不同,事实上,数学系是一个服务系,只有英语能与之媲美。许多科学和工程系要求学生学习整个微积分序列(直至多元积分和初等向量微积分)、线性代数和微分方程。许多大学随后提供了一年的“应用数学”课程:该课程通常是通用的,满足了许多具有不同需求的科学和工程系的需求。这种常见方法反映了资源有限。
      • 数学系有着繁重的教学任务,尤其是在低年级(微积分及以下)。资源有限,无法用于上师和研究生课程。
      • 想要在四年内完成学位的学生只有那么多的课程可以列入他们的时间表。专业要求过重的工程学校使这个问题更加严重。

      因此,一个数学系将没有资源提供一整套高级课程,每个学科一门。化学专业的学生将不得不将就着学习应用数学课程,这意味着化学系将不得不为其想要的内容进行游说。

    • 数学并不是唯一形状像树的课程。例如,在USF,想要学习任何高级课程的学生必须先学习三个学期的微积分,然后再学习一门名为“抽象数学桥梁”的灌输课程,并且只学习初级抽象代数。与此同时,化学有两个学期的化学(加实验室)和两个学期有机化学(加实验),一些高级主题不需要后者:树较浅,但它在那里。因此,想要学习结晶学的数学学生也将面临许多课程。

      当数学家和非数学家从事跨学科项目,特别是研究生跨学科项目时,这就成为了一个问题,因为研究生跨领域项目必须与大学级别的限制相抗衡,即研究生可以获得多少学分。

    从研究共同问题的研究人员到阐明其课程的部门,合作的层次有很多。国家研究委员会提出了一些建议,比如成立联合研讨会。但请注意这一建议的含义:两个系的人都必须组织这件事,然后两个系的教师都必须抽出时间参加。合作既需要劳动,也需要时间。