不容小觑的魅力方程

2013-04-29 00:44张梦然
初中生学习·高 2013年6期
关键词:欧拉微积分广义

张梦然

经典方程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,它们本身也是非常有魅力的。许多科学家都曾坦言,自己非常喜欢某些方程,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、如诗句般优雅的美感。

以下,便是由世界各国科学家们鼎力推荐的魅力方程。

(本篇文字仅供同学们了解,以开阔眼界,你若对某个方程感兴趣,就必须通过努力学习为将来深入研究打基础。)

一、广义相对论

该方程由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。

二、标准模型

标准模型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。

不过,尽管标准方程可与量子力学、狭义相对论彼此兼容,但是却难与广义相对论建立统一关系,因此它在描述重力上无能为力。

三、微积分基本定理

如果说广义相对论与标准方程描述的是宇宙的某些特殊方面,那么其他一些方程则适用于所有情况,比如微积分基本定理方程。

该方程堪称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。

四、勾股定理(也称毕达哥拉斯定理)

该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。 这条定理的具体内容你还记得吗?跟我一起复述:任何直角三角形的两个直角边长度的平方相加,其和等于剩下那条斜边长度的平方。

五、欧拉方程

这个看起来非常简单的方程,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、边和点,那么这些面、边和点之间的关系,必定符合V-E+F=2。”

六、狭义相对论

爱因斯坦的狭义相对论并没有把时间和空间看成绝对、静止的概念,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,或者说开始变慢的。

七、1=0.999999999…

从形式上看,这是一个很简单的等式。1等于0.99999…这个无穷数,每个人都能理解,但同时又会有人觉得有些不甘心。

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。多年来,该方程在诸多方面都得到了有效应用,包括帮助物理学家们测量质子和中子的质量。

九、极小曲面方程

这个方程在某种程度上解释了人们吹出的那些肥皂泡的秘密。该方程是非线性的,蕴涵了指数、微积分等知识,描述了美丽肥皂泡性质背后的数学。

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3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。这条定理展现了数学的魅力与力量,那些表面显得简单而熟悉的图形,实际上却展示了令人惊讶的内容。

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