美的寻求:影响人类文明的11个数学方程式

作者: Livescience/Clara Moskowitz

来源: 原理

发布日期: 2015-09-25

本文介绍了11个影响人类文明的数学方程式,这些方程式不仅在科学上具有重要意义,还因其美学价值而被科学家们推崇。

数学方程式不仅能够帮助人们解决知识上的问题,同时,从某种角度来看,它们本身也是非常美丽的。许多科学家都曾坦承,自己非常喜欢某些方程式,并不仅仅因其功能,更在于它们所表现出的那种简约而不简单、形式如诗句般优雅的美感。

这些方程式中,有一些声名显赫并为公众所熟识,比如爱因斯坦的质能方程:E = mc^2,但是在科学领域还有很多其它的美妙方程。

广义相对论方程式由20世纪最伟大的物理学家爱因斯坦于1915年提出,是开创性理论——广义相对论的组成部分。它颠覆了科学家们此前对于引力的定义,将其描述为时空扭曲的结果。

标准模型方程描述了那些被认为组成了当前宇宙的基本粒子。它还能够被压缩为以18世纪法国著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。

微积分基本定理方程堪为微积分学的肱骨理论,并且把积分与导数这两个微积分学中最为重要的概念联系在一起。

勾股定理可谓老而弥香的骨灰级理论,几乎是每个学生开始学习生涯后,学到的第一批几何知识之一。

1 = 0.9999999999....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。

狭义相对论方程描述了随着观察者向某一方向移动的速度加快,时间是如何膨胀,或者说开始变慢。

欧拉方程实质上描述了球体的本质。用马萨诸塞州威廉姆斯学院的数学家科林·亚当斯的话说:“如果你能够将一个球体分割成为面(F)、边(F)和点(V),那么这些面,边和顶点之间的关系,必定符合V-E+F=2。”

欧拉-拉格朗日方程和诺特定理经受了物理学领域的历次重大变革而延续下来,如量子力学的出现以及相对论的引进。

Callan-Symanzik方程自从1970年以来便一直是最重要的方程式之一。这个方程有着很多应用领域,比如它允许物理学家估算质子和中子的质量和大小,这两者是构成原子核的组成部分。

极小曲面方程描述了肥皂泡行为背后的数学。这个我们相对熟悉的线性偏微分方程不同,如热方程、波动方程以及量子力学中的薛定谔方程等等。

欧拉线定理展现了数学的美妙与力量,一些看似简单而熟悉的图形背后往往隐藏着令人惊奇的模式。

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