如果將科學比喻成皇冠,那數學就是上面最亮的寶石。不管科學劃分成多少個領域,數學始終都是學科的基礎。沒有裝備足夠的數學知識,你學不好物理,學不好天文學,離開了數學的學科是不會有成就的。數學和物理學有著深刻的聯繫,牛頓、愛因斯坦、麥克斯韋,他們身上有著物理學家的標籤,但不能否認的是,他們也是個數學家。
一個優秀的物理學家,必然要有深厚的數學功底。複雜的公式計算和縝密的邏輯思維能力,都對數學能力提出了高要求。數學的基礎是數字,小學老師告訴我們數學就是一門研究數字關係的學科,現在想來說的不夠全面,卻也揭示了數字在數學領域的地位。在數學界中,有4個神奇的數字,背後都藏著這個世界的真理。
圓周率
圓周率應該是我們最熟悉的數字之一了,小學生都會背3.1415926。圓周率的特點就是它無限不循環,它算不到盡頭。人類現在已經製造出了超級計算機,它的計算能力呈幾何倍數增長。可在計算圓周率時,仍舊算不到盡頭。
和圓周率有關的知識有很多,它在微積分、計算機和物理學等領域,都有著應用。有的人為了培養自己的記憶力,專門去背誦圓周率。如果未來圓周率被證實可以算完,在多個領域都會迎來一場變革。
普朗克常數
不熟悉量子力學的人估計都沒有聽過這個名字,普朗克常數的作用是描述量子的大小。它的創始人普朗克是能和愛因斯坦並駕齊驅的物理學家,是量子力學的主要開創者。量子力學的基礎概念就是量子,而普朗克常數就是專門用來描述它的。量子是微觀角度的概念,它的大小是多少對於研究它的性質而言,是個重要的出發角度。
量子力學中有兩個重要原理:波粒二象性和不確定度原理,科學家用普朗克常數來研究它們,也可以得出兩者之間的關係。
光速
光速的值是每秒30萬公裡,光速的發現離不開愛因斯坦,是他驗證了光的速度。可能很多人覺得光速的作用不大,其實不是,質能公式中光速作為常量出現並參與計算。質能公式的出現,是高能物理和核能應用領域的福音,你還覺得光速不重要嗎?
而且光速還有個重要屬性,它是永恆不變的,不管在什麼地方,以什麼東西為參照物,它的數值都是每秒30萬公裡。有的常數在不同環境中會受到影響,光速則不會。
走馬燈數
142857,這個六位數已經不能用「神奇」兩個字來描述了,它隱藏的奧秘直到今天都沒有全部破解。走馬燈數是金字塔裡發現的,金字塔本身就是謎團,誰都不知道古埃及人是怎麼建造它的。而且它的位置排列也有點不同尋常,隱隱對應著天上的星辰。
感興趣的朋友可以把走馬燈數從1乘到10,你會發現答案都是由6個數字組成的,只不過是調換了順序出現,這六個數字是1、2、4、5、7、8。用走馬燈數乘一個含有7的數字,你會發現結果的每個數字相加,總是等於36。從單純的數學規律來看,走馬燈數的神奇已經超過了前幾個數字,誰也不知道古埃及人是怎麼發現它的。
這4個神奇數字,背後都對應著數學規律,和其他領域也有關係。可見數學確實是自然科學的基礎,相信這4個數字也不是終點,數學是門博大精深的學科,我們還有很多奧秘沒有發現。