改變世界的十個偉大的數學方程式

2020-12-12 電子通信和數學

歷史上最聰明的頭腦都使用數學為我們如何測量和理解宇宙奠定了基礎。我們一次又一次地證明,只需一個簡單的公式就能改變人類的進程。這裡有十個方程就做到了這一點。

牛頓的萬有引力定律:牛頓定律解釋了行星為什麼以它們的方式運動,以及重力在地球和整個宇宙中是如何工作的。首次發表於1687年7月的《原理》(The Principia)上的萬有引力定律在近200年裡一直是事實上的參考方程,直到愛因斯坦的廣義相對論取代了它。

2. 愛因斯坦的相對論:

愛因斯坦最著名的成就是建立了人們普遍接受的時空關係理論。1905年首次提出的相對論,它從根本上改變了物理學的進程,加深了我們對宇宙的過去、現在和未來的認識

3.勾股定理:

這個古老的定理——大約公元前570 - 495年首次記錄——是歐幾裡得幾何學的基本原理,也是兩點之間距離定義的基礎。畢達哥拉斯定理也描述了平面上直角三角形各邊之間的關係。

4. 麥克斯韋方程:

麥克斯韋的一系列方程描述了電場和磁場是如何產生和改變的,它們之間既有相互作用,也有電荷和電流的作用。首次發表於1861年至1862年之間,麥克斯韋方程對於經典電磁學的作用,就如同經典力學中牛頓對運動定律和萬有引力的作用。

5. 熱力學第二定律:

魯道夫·克勞修斯定律指出,熱量可以自發地從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體,但不可能自發地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體。1865年制定的熱力學第二定律,它導致了諸如內燃機、低溫和發電等技術的發展。

6. 對數:

17世紀初,約翰·納皮爾(John Napier)引入了對數來簡化計算。他們回答了一個問題,「我們乘多少個X數得到Y數?」?」. 對數被早期的航海者、科學家和工程師採用。今天,科學計算器和數字計算機替代了對數的計算,從而更加精確。

7. 薛丁格方程:

這個方程描述了一個量子系統的量子態如何隨時間變化。它由奧地利物理學家埃爾溫·薛丁格在1926年提出,在量子力學中描述原子和亞原子粒子的行為。薛丁格方程為核能、微晶片、電子顯微鏡和量子計算鋪平了道路。

8. 微積分

本文給出的計算方法是微積分兩個主要分支之一的微分學中導數的定義。導數測量的是一個量的變化速率如果你每小時走2千米,那麼你的位置將每小時改變2千米。在17世紀,牛頓利用微積分發展了他的運動和萬有引力定律。

9. 信息理論:

資訊理論是數學的一個分支,研究符號序列形式的信息編碼,以及信息傳輸的速度。信息理論中主題的應用包括數據壓縮和信道編碼。該領域的研究也有助於網際網路和行動電話的發展。

10. 混沌理論:

混沌理論是數學的一個分支,它研究的是複雜系統,這些系統的行為對環境的微小變化極其敏感。從本質上說。它顯示了小的改變如何能導致大得多的後果。混沌理論的應用幾乎無處不在——氣象學、社會學、物理學、計算機科學、工程學、經濟學、生物學和哲學。

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