世界上最偉大的10個公式 一定有您意想不到的!

2020-12-22 鄉村音悅臺

英國科學期刊《物理世界》曾讓讀者投票評選了「最偉大的公式」,最終榜上有名的十個公式既有無人不知的1+1=2,又有著名的E=mc2;既有簡單的圓周公式,又有複雜的歐拉公式……

上學的時候,我們會對這些方程十分厭惡,但是我們沒有意識到,我們痛恨的東西,卻是人類最高智慧,我們只是沒有發現它們的偉大而已,有種「不識廬山真面目,只緣生在此山中」的感覺。好吧,廢話不多說,直接進入正題吧!

No.10 圓的周長公式(The Length of the Circumference of a Circle)

人類已經能得到圓周率的2061億位精度,現在的人計算圓周率,多數是為了驗證計算機的計算能力,還有就是為了興趣。現代科技領域使用的圓周率值,有十幾位已經足夠了。如果用35位精度的圓周率值,來計算一個能把太陽系包起來的一個圓的周長,誤差還不到質子直徑的百萬分之一。

頒獎詞:它為自然界最完美的形狀找到了數學表達,同時引爆了一場全人類的數字狂歡。從祖 衝之到歐拉,無數的π迷們為之傾倒……

No.9 傅立葉變換(The Fourier Transform)

這個大多數人可能有點蒙,非專業人士多半沒見過,它不僅折磨著眾多高數困難戶,甚至在凌虐丘成 桐、陳省身這樣的數學大師。但是,沒有這個式子沒有今天的電子計算機,所以你現在能上網,得感謝這個完全看不懂的式子。還有,傅立葉雖然姓傅,但是法國人。

頒獎詞:傅立葉之所以搞出這個傅立葉變換,主要是想讓大家更容易社交和找女朋友,這個公式是數位訊號處理領地最重要的基礎。今天,我們能夠遨遊網際網路,全都得感謝傅立葉在兩百年前的功勞……

No.8 德布羅意方程組(The de Broglie Relations)

看到這,估計更蒙了。傅立葉有的人還聽過,這是個啥玩意?你可能不了解德布羅意,但你一定記得高中物理中有個東西叫「波粒二象性」,正是這位小哥提出來的。

這個公式也很偉大,高中物理學到光學很多概念跟它有關係。簡要地說德布羅意覺得電子不僅是一個粒子,也是一種波,它還有 「波長」。於是研究研究啊就有了這個物質波方程,表達了波長、能量等等之間的關係,同時他獲得了1929年諾貝爾物理學獎。

頒獎詞:愛因斯坦的質能方程確定了質量與能量的關係,那德布羅意方程就揭示了波長、能量等之間的關係,並畫上了一個完美的等號……

No.7 1+1=2

這個想必大多數人都知道。1+1=2之所以如此重要,原因在於它是一條關於「數」的基礎公式。沒有它,就根本不會有數學,更不要說物理、化學等其他自然科學了。

頒獎詞:這個公式不需要名稱,不需要翻譯和解釋。這個三歲小孩都知道的公式是人類的奇點,它昭示著自然數的誕生,引發持續數千年的數字大爆炸。數學創生的全部基本公理都蘊含其中。要回答這個公式的邏輯可不簡單,他的衍生品「1+2=3」所引發的哥德巴赫猜想,困擾人類數百年。

No.6 薛丁格方程(The Schrdinger Equation)

大多數人聽的比較多的是「薛丁格的貓」這個詞。官方評價是這樣的:「薛丁格方程是世界原子物理學文獻中應用最廣泛、影響最大的公式。」由於對量子力學的傑出貢獻,薛丁格獲得1933年諾貝爾物理獎。

頒獎詞:因為薛丁格的貓雖然成功在宏觀層 面闡釋了量子疊加原理問題,但卻像一個潘多拉魔盒,引出了平行宇宙等一系列爭議,搞得很多科學家都懷疑人生,最後連薛丁格都搞不懂薛丁格方程了,它相當於 量子力學界的牛頓第二定律,只不過,公式的主人是史上最傲驕的處子,一個是荷爾蒙泛濫成災的把妹大神。

No.5 質能方程(Mass–energy Equivalence)

史上最牛逼的公務員愛因斯坦的,從來沒有一個科學界的公式有如此廣泛的意義。在物理學「奇蹟年」1905年,由一個叫做愛因斯坦的年輕人提出。同年他還發表了《論動體的電動力學》——俗稱狹義相對論。

頒獎詞能量和質量是可以轉換的,一個小小的水杯都能炸掉半個城市,不僅如此,能量和質量之間的關係還超級簡單。

No.4 勾股定理/畢達哥拉斯定理(Pythagorean Theorem)

這個學過數學的都知道的。

頒獎詞:中國周朝的商高提出「勾三股四弦五」, 卻沒有去深究這背後的奧秘,而畢達哥拉斯則得出背後的規律,這位數字原教旨主義者高舉 「萬物皆數」的暴君,愛上數學真不是故弄玄虛,畢達哥拉斯定理是人類歷史上第一次讓數字與幾何完美融合。

No.3 牛頓第二定律(Newton's Second Law of Motion)

牛爵爺會遲到,但用於不會缺席,儘管牛頓看誰撕誰,牛逼哄哄且不近人情。但我們這等凡人只能跪在他腳邊,乖乖接受他的俯視。在《自然哲學的數學原理》,經典物理學中最偉大的核心定律,動力的所有基本方程都可由它通過微積分推導出來。

頒獎詞:牛頓,用F、M、A三個字母構造的經典物理學大廈拔地而起,1666年,以牛頓第二定律為首的一系列成果,劃開了人類與自然關係的新紀元,自然被他轉化成一個用數學來測算的精密系統。

No.2 歐拉公式(Euler's Identity)

十八世紀為「歐拉時代」,歐拉也被稱神人。這個公式是數學裡最令人著迷的一個公式,它將數學裡最重要的幾個數字聯繫到了一起:兩個超越數:自然對數的底e,圓周率π,兩個單位:虛數單位i和自然數的單位1,以及數學裡常見的0。數學家們評價它是「上帝創造的公式」,我們只能看它而不能理解它

頒獎詞:歐拉內心純粹,正如這個歐拉公式,也是用最簡明的方式,溝通了世界上幾乎全部的數學元素。無理數e,它是自然對數的底,隱藏於飛船的速度和蝸牛的螺線。無理數Π,隱藏於世界上最完美的平面對稱圖形,引爆數字狂熱。最簡單的兩個實數0和1,是構造代數的基礎。甚至,最重要的虛單位i也在其中。在歐拉之後的未來,虛數引發了電子學革命的量子力學的理論基礎。

No.1 麥克斯韋方程組(The Maxwell's Equations)

如果你能看懂這組方程,那麼恭喜你,高數基本不會掛掉了。如果你能看懂這組方 程,並為之虎軀一震,認為只有上帝才能創造如此完美的公式,那更恭喜你,你離一流科學家不遠了。簡單地說,這是一組描述電場、磁場與電荷密度、電流密度之間關係的偏微分方程,由兩個散度方程兩個旋度方程組成,相互之間耦合,變化萬千。比較謙虛的評價是:「一般地,宇宙間任何的電磁現象,皆可由此方程組解釋。」

頒獎詞這個方程組是人類歷史上空前絕後的物理學大一統。它也是物理學家們的一劑雞血,以愛因斯坦為首的眾多一流物理學家,都緊跟麥克斯韋的腳步,尋找物理學大統一。

看完這十條公式,你覺得那個公式最棒呢?個人認為是牛二定律吧,哈哈……

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