当数学家得出方程式和公式,如同看到雕像,美丽的风景,听到优美的曲调等等一样而得到充分的快乐。
——柯普宁
公式,是一道美丽的风景,一个小小的等式,可以看穿自然的奥秘,也可以道尽宇宙的玄机,这一切的背后,是人类举着好奇心火把的发现之旅。英国权威科学期刊《物理世界》(Physics World)曾让读者投票评选“历史上最伟大的公式”,最终入选的十大公式,可以说包含了整个人类文明的智慧结晶,堪比神仙打架。这些公式不仅仅是数学家和物理学家的智慧结晶,更是人类文明的集中体现。每一个公式都深深影响了人类社会的变革,甚至塑造了人类的思想。这些公式中有些你会很熟悉,有些你也许不那么熟悉。作为人类的我们有必要了解这些公式,了解人类的思想历程。No.10 圆的周长公式(The Length of the Circumference of a Circle)这公式贼牛逼了,初中学到现在。目前,人类已经能得到圆周率的2061亿位精度。还是挺无聊的。现代科技领域使用的-圆周率值,有十几位已经足够了。如果用 35位精度的-圆周率值,来计算一个能把太阳系包起来的一个圆的周长,误差还不到质子直径的百万分之一。现在的人计算圆周率,多数是为了验证计算机的计算能力,还有就是为了兴趣。No.9 傅立叶变换(The Fourier Transform)意义:任何不规则的信号都可以表示为规则的正弦波无限叠加。它是数字信号处理领域的很重要的方法。这个挺专业的,一般人完全不明白。不多作解释。简要地说没有这个式子没有今天的电子计算机,所以你能在这里上网除了感谢党感谢政府还要感谢这个完全看不懂的式子。另外傅立叶虽然姓傅,但是法国人。No.8 德布罗意方程组(The de Broglie Relations)意义:德布罗意认为,任何物质既有粒子性,又有波动性,或者说,任何物质也可以看成是一种波,包括人本身。人不但是作为一种物质存在,某种意义上也是一种波。这个东西也挺牛逼的,高中物理学到光学的话很多概念跟它是远亲。简要地说德布罗意这人觉得电子不仅是一个粒子,也是一种波,它还有 “波长”。于是搞啊搞就有了这个物质波方程,表达了波长、能量等等之间的关系。同时他获得了1929年诺贝尔物理学奖。No.6 薛定谔方程(The Schr dinger Equation)意义:在量子力学中描述物体的状态不能像经典力学中一样用位移、速度等,而只能用一个物理量的函数来描述,这个物理量也不再是某个确定的值,而是一个随时间分布的概率,每一个微观系统都有相应的薛定谔方程。薛定谔方程在量子力学中的意义与牛顿第二定律在经典力学中的意义一样。也是一般人完全不明白的。因此我摘录官方评价:“薛定谔方程是世界原子物理学文献中应用最广泛、影响最大的公式。”由于对量子力学的杰出贡献,薛定谔获得1933年诺贝尔物理奖。No.5 质能方程(Mass–energy Equivalence)意义:质能方程深刻地揭示了质量与能量之间的关系,在此之前,人们毫无疑问的认为:质量是质量,能量是能量,两者间没有联系。正是质能方程的发现才有原子弹、氢弹的爆炸。这个方程更重要的是彻底地颠覆了人类固有思想,促进人类文明的进步。好像从来没有一个科学界的公式有如此广泛的意义。在物理学“奇迹年”1905年,由一个叫做爱因斯坦的年轻人提出。同年他还发表了《论动体的电动力学》——俗称狭义相对论。这个公式告诉我们,爱因斯坦是牛叉的,能量和质量是可以互换的。副产品:原子弹。No.4 勾股定理/毕达哥拉斯定理(Pythagorean Theorem)创立者:毕达哥拉斯(也有认为我国商代就已经出现勾股定理并加以证明)意义:勾股定理是用数学方法解决图形问题的典型方法,目前有400多种的证明形式。勾三股四弦五是如此深入每一个地球人的心灵。No.3 牛顿第二定律(Newton’s Second Law of Motion)意义:牛顿第二定律是经典物理学的核心,它适用于我们日常生活的方方面面,它标志着真正物理学研究的开始。没有牛顿,人类文明会在黑暗的世界中度过更长的时间。有史以来最伟大的没有之一的科学家在有史以来最伟大没有之一的科学巨作《自然哲学的数学原理》当中的被认为是经典物理学中最伟大的没有之一的核心定律。动力的所有基本方程都可由它通过微积分推导出来。对于学过高中物理的人,没什么好多讲了。No.2 欧拉公式(Euler’s Identity)意义:数学上有许多公式都是欧拉发现的,因此欧拉公式并不是某单一的公式,欧拉公式广泛分布于数学的各个分支中。瑞士教育与研究国务秘书Charles Kleiber曾表示:“没有欧拉的众多科学发现,今天的我们将过着完全不一样的生活。”法国数学家拉普拉斯则认为:读读欧拉,他是所有人的老师。这个公式是上帝写的么?到了最后几名,创造者个个神人。欧拉是历史上最多产的数学家,也是各领域(包含数学的所有分支及力学、光学、音响学、水利、天文、化学、医药等)最多著作的学者。数学史上称十八世纪为“欧拉时代”。关于e,以前有一个笑话说:在一家精神病院里,有个病患整天对着别人说,“我微分你、我微分你。”也不知为什么,这些病患都有一点简单的微积分概念,总以为有一天自己会像一般多项式函数般,被微分到变成零而消失,因此对他避之不及,然而某天他却遇上了一个不为所动的人,他很意外,而这个人淡淡地对他说,“我是e的x次方。”
这个公式的巧妙之处在于,它没有任何多余的内容,将数学中最基本的e、i、pie放在了同一个式子中,同时加入了数学也是哲学中最重要的0和1,再以简单的加号相连。
高斯曾经说:“一个人第一次看到这个公式而不感到它的魅力,他不可能成为数学家。”No.1 麦克斯韦方程组(The Maxwell’s Equations)意义:将电场和磁场有机地统一成完整的电磁场。并创立了电磁场理论,而没有电磁学理论,就不会有现在的社会文明。任何一个能把这几个公式看懂的人,一定会感到背后有凉风——如果没有上帝,怎么解释如此完美的方程?
物理就是如此的迷人
任何语言在它的面前都很贫瘠
这一次,我们和重力G相伴相知
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也是我们用来纪念,并歌颂物理的一首赞歌
牛顿是17世纪科学革命的顶峰人物,被后人誉为“力学之父”。
开创了现代科学技术新纪元,被公认为继牛顿之后最伟大的物理学家。
托马斯·杨被称为“世界上最后一个什么都知道的人”。
♥A 描述出蒸汽机抽象本质的特征,世人进入更理想化的热力发动机时代。
阿基米德享有“力学之父”美称,是古希腊伟大的哲学家、数学家和物理学家。
是著名的伯努利家族中最杰出的一位,被推崇为数学物理方法的奠基人。
量子力学的重要创始人之一,也是二十世纪最重要的两大物理学家之一。
焦耳是从分子动力学的立场出发,并对其进行深入研究的先驱者之一。
最早对动力学作出定量研究,是“现代物理学之父 ”和“近代力学之父 ”。
杜尔哥评价他:“他从苍天那里取得了雷电,从暴君那里取得了民权。”
爱因斯坦评价他:“是我们这个时代的科学领域中最伟大的发现者之一。”
发展了流体动力学,运动黏度的单位(stokes),便是以他的名字命名。
开普勒是近代自然科学的开创者之一,也是现代实验光学的奠基人。
建立了静电学中著名的库仑定律,这是电学发展史上的第一个定量规律。
薛定谔是量子力学奠基人之一,他建立了波动力学,还发展了分子生物学。
热力学的主要奠基人之一,把热力理论推至一个更真实、更健全的基础。
介于伽利略与牛顿之间的物理学先驱,是历史上最著名的物理学家之一。
安培在电磁作用方面的研究成就卓著,被麦克斯韦誉为“电学中的牛顿”。
泡利提出了泡利不相容原理,为原子物理的发展奠定了重要基础。
提出著名的玻尔兹曼熵公式,被公认为热力学和统计力学的奠基人之一。
胡克被称为英国的“双眼和双手”,在力学、光学和天文学等多方面都颇有贡献。
“电学之父”和“交流电之父”,在电磁学方面的成就永远改变了人类文明。
♠6开拓了量子力学的发展道路,而且为物理学的其他分支都做出了杰出的贡献。
♥6与爱迪生齐名的发明天才,对人类做出重大贡献的科学超人。
♣6米哈伊尔是俄国自然科学的奠基者,被誉为俄国科学史上的彼得大帝。
♦6提出“多普勒效应”而闻名于世,研究范围还包括光学、电磁学和天文学。
狄拉克提出了著名的狄拉克方程,从理论上预言了正电子的存在。
皮埃尔·居里是“居里定律”的发现者,曾于1903年获得诺贝尔物理学奖。
被公认为史上最后一位数学全才,对数学和它的应用具有全面知识的最后一个人。
经典电动力学的创始人,被认为是对物理学最有影响力的物理学家之一。
1963年诺贝尔物理学奖得主,与费米等人一同建立了世界上第一座核反应堆。
卢瑟福提出了放射性半衰期的概念,被称为“近代原子核物理学之父”。
哈勃是研究现代宇宙理论最著名的人物之一,也是河外天文学的奠基人。
经典物理和近代物理间的一位科学巨擘,第一代理论物理学家的领袖。
在核力的理论基础上预言了介子的存在,是第一位获得诺贝尔奖的日本人。
现代固体物理学的奠基人之一,曾与父亲一同获得诺贝尔物理学奖。
德布罗意是法国理论物理学家,物质波理论的创立者,量子力学的奠基人之一。
电子的发现者,被称为“一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。
于1930年所计算出天文物理学中最重要的概念之一:钱德拉塞卡极限。
费米领导小组建立了人类第一台可控核反应堆,被誉为“原子能之父”。
于1945年7月主导制造出了世界上第一颗原子弹,被誉为“原子弹之父”。
首先证实电磁波的存在,频率的国际单位制单位赫兹以他的名字命名。
费曼被认为是20世纪美国最伟大的物理学家,一位深邃的思想者、杰出的教师。
是上个世纪最有个性的物理学家,号称世界上最后一位全能的物理学家。
对核物理学和固体物理学都做出了重要贡献,曾于1967年获得诺贝尔物理学奖。
朗之万提出了朗之万动力学和朗之万方程,是法国最重要的物理学家之一。
是华人当中知名度最高的当代科学家之一,被誉为在世物理学家中的第一人。
创立了BCS超导理论,是唯一一个两次获得诺贝尔物理学奖的科学家。
钱学森是中国载人航天奠基人,被誉为“中国科制之父”和“火箭之王”。
♦Q 是现代计算机、核武器领域的科学全才之一,是“现代计算机之父”。
约翰·贝尔提出了轰动世界的贝尔不等式,对EPR悖论的研究做出了重要贡献。
对人工智能发展诸多贡献,被称为“计算机科学之父”和“人工智能之父”。
霍金是现代最伟大的物理学家之一、20世纪享有国际盛誉的伟人之一。
香农提出了信息熵的概念,为信息论和数字通信奠定了基础。
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