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外媒盘点十大影响世界文明进程的魅力方程

作者:会计职称
出处:www.lunrr.com
时间:2020-06-26

作者:张梦然资料来源:科技日报出版日期:2013年

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外国媒体库存十个影响世界文明进程的魅力方程式

。数学方程不仅能帮助人们解决知识问题,而且从某个角度来看,它们本身也很美。 许多科学家承认,他们非常喜欢一些方程,不仅因为它们的功能,还因为它们表现出简单但不简单的美感,优雅的形式如诗句。

以下是世界各地科学家在LiveScience网站上强烈推荐的一个美丽等式:

1。广义相对论

这个方程是20世纪最伟大的物理学家爱因斯坦在1915年提出的,是广义相对论开创性理论的一部分。 它推翻了科学家以前对重力的定义,并将其描述为时间空的扭曲结果

“直到现在,当一个单一的数值方程可以完全覆盖时,我仍然对空的定义感到震惊 “美国空望远镜研究所的天体物理学家马里奥里维奥对这个等式表示钦佩。”这个等式是爱因斯坦天才和智慧的结晶。" "

利维奥解释道:“等式的右边代表了我们宇宙的总能量,包括推动宇宙膨胀的暗物质。” 左边是时间的几何形式空 左右两边共同描述了爱因斯坦广义相对论的本质,即质量和能量决定时间的几何形式和曲率空,这是用我们通常所说的重力来表达的。 「

」这是一个优雅的方程式 纽约大学物理学家凯尔克兰默同意利维奥的观点 同时,他还指出,方程显示了时间空、质量和能量之间的关系 “这个方程告诉人们三者之间的相互关系,例如太阳的存在如何扭曲时间空,导致地球围绕它运行 它还解释了宇宙自大爆炸以来的演变,并预测了黑洞的存在。 "

2。标准模型

这是物理学界认为的另一个经典公式。 标准方程描述了被认为构成当前宇宙的基本粒子。 它也可以简化为以18世纪法国着名数学和天文学家约瑟夫路易斯拉格朗日命名的简化形式。

兰斯迪克森,美国加州斯坦福线性加速器中心的理论物理学家,推荐了这个方程 在他看来,它成功地描述了除重力之外实验室迄今为止发现的基本粒子和力,包括新发现的被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子,即方程中的希腊字母“φ”

然而,虽然标准方程可以与量子力学和狭义相对论兼容,但很难与广义相对论建立统一的关系,因此它不能描述重力。

3。微积分的基本定理

如果广义相对论和标准方程描述了宇宙的某些特殊方面,那么其他方法适用于所有情况,例如微积分方程的基本定理

这个方程与肱骨微积分理论相当,并且连接了微积分中两个最重要的概念积分和导数。 简单地说,它表示平滑连续变量的净变化值,例如它在特定时间内行进的距离,等于这个量的变化率的积分,即速度的积分 ”美国福特汉姆大学数学系系主任马尔科姆卡尔洛娃-特里维西克说 “微积分的基本定理使我们能够根据整个区间的变化率来测量某一区间的净变化。 ”

说到微积分,其实早在古代,这门学科的萌芽就开始萌芽,直到17世纪,它终于被伊克萨牛顿组织成一个分支,并开始应用它来描述绕太阳的行星运动规律

4。毕达哥拉斯定理(也称为毕达哥拉斯定理)

这个定理可以说是一个古老而米卡的骨灰盒理论,它几乎是每个学生在开始学习生涯后学到的第一批几何知识之一。

这个定理的具体内容是:任何直角三角形的两条直角边的长度的平方和等于剩余斜边长度的平方

“毕达哥拉斯定理是第一个震惊我的数学定理 美国康奈尔大学数学家戴安娜塔米娜推荐了这个方程,她说 她给出的理由是:“几何中的这个定理也可以用数字来表示。” 这对于我小时候来说是多么美好和有趣。 "

5。欧拉方程

这个看似简单的方程本质上描述了球体的性质 用马萨诸塞州威廉姆斯学院数学家科林亚当斯(Colin Adams)的话说:“如果你能把一个球体分成面(F)、边(F)和点(V),那么这些面、边和顶点之间的关系必须符合V-E+F=2。” "

在亚当斯看来,这个方程最大的魅力在于它通过一个包含面、边和顶点数量的方程来体现不同形状物体的基本属性。 无论哪种对象被替换,程序的结论都是有效的。 例如,除了球体,如果你看五边金字塔,即四个三角形和一个正方形的组合,你会发现等号的右边与数字2相同。

6。狭义相对论

爱因斯坦因其相对论再次被选中,但这次是狭义相对论而不是广义相对论。

狭义相对论不认为时间和空是绝对的静态概念。它们呈现的状态与观察者的速度有关。 这个方程描述了当观察者在一个方向上移动得更快时,时间是如何膨胀或开始变慢的。

“该方程式最伟大的一点,恰恰在于它是那么的平易近人。”欧核中心粒子物理学家比尔·莫瑞说。“整个方程中并没有代数等复杂的运算,一个普通中学生都能够完成计算。当然,它不可能仅仅只是这么简单。实际上,这个方程式提供了一种全新的看待宇宙的角度和方式,一种看待人们与现实世界之间关系的态度。而最精妙的是,要反映这么深厚的内涵,该方程式却只借助了最为简单的数学方式,任何想要解读它的人都可以得偿所愿。”莫瑞表示。

在莫瑞看来,与爱因斯坦的广义相对论相比,这位大科学家的狭义相对论更令自己钟爱。因为理解前者所需要的那些深奥数学知识,连他这样的专业学者都会感到一头雾水。

七、1=0.…

从形式上看,这是一个很简单的等式。1等于0.……这个无穷数。之所以推荐这个等式,美国康奈尔大学数学家斯蒂文·斯特罗盖茨的理由是“每个人都能理解它,但同时人们又会觉得有些不甘心,不太愿意相信这种“简单”意味着“正确”。在他看来,这个等式展现了一种优雅的平衡感——1代表着数学的起始点,而右边的无穷数则寓意无限的神秘。

八、卡伦·西曼吉克方程

“卡伦·西曼吉克方程可以说是上世纪70年代以来,最为重要的方程之一。它告诉我们在量子世界里,需要全新的思维和眼光。”美国罗格斯大学理论物理学家马特·斯特拉瑟给出了自己的推荐理由。多年来,该方程在诸多方面都得到了有效应用,包括令物理学家们测量质子和种子的质量。

按照基础物理学,两个物体之间的引力和电磁力,与两物体之间距离的平方成反比。将质子、中子聚合在一起组成原子核的那种力量,也具有此属性。它同样也是将夸克聚合在一起形成质子和中子本身的原因。不过,哪怕微小的量子震荡,都会或多或少地改变这种力量与距离之间的关系状况。

“这种特性,阻止了该力量做长距离延伸时产生衰减,并且使其令其能够捕获夸克并将其压聚成为质子和中子,进而构成组成人类世界的原子。因此,卡伦·西曼吉克方程的意义就在于,用相对简单易行的计算效果,将这种剧烈且难于计算的重要关系表达了出来。”斯特拉瑟说。

九、极小曲面方程

“这个方程某种程度上解释了人们吹出的那些肥皂泡的秘密。”威廉姆斯学院数学家弗兰克·摩根在推荐时表示,该程式是非线性的,蕴含了指数、微积分等知识,描述了美丽肥皂泡性质背后的数学。这与人们相对熟悉的热方程,波动方程以及量子力学领域的薛定谔方程等线性偏微分方程,有着很大的不同。

十、欧拉线

“首先,从任意一个三角形开始,画出圆周经过该三角形三个顶点的圆并找到圆心。接着,找出三角形的重心,并对着它的三条边分别作垂线,画出相交点。这样,得到的三个点都位于一条直线上(即三角形的外心、重心和垂心处于同一直线),而这条直线就是这个三角形的欧拉线。”纽约数学博物馆创办人格兰·惠特尼如此解释欧拉线。在他看来,这条定理展现了数学的魅力与力量,因为那些表面显得简单而熟悉的图形,实际上却展示了足以令人惊讶的内容。 (原标题 《那些年我们学过的方程式》 )

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