科學家竟然這樣為定理命名

2020-09-13 鑄雪


科研圈的朋友們肯定知道,閱讀原版英文文獻如今已經成為混跡學術江湖的一項必備技能。剛剛開始涉足科研的小朋友們可能已經發現,文獻裡總有那麼幾個科學家的名字神出鬼沒。有時候,是否能把握文章的思路,往往取決於能否正確理解這些名字背後的含義。所以今天小編就為各位看官理一理常見的幾個術語和它們背後的故事吧~

Cartesian coordinate system

在科學文獻中,Cartesian coordinate system指的就是最為常見的直角坐標系,也稱「笛卡爾坐標系」,由法國著名哲學家、數學家、物理學家勒內·笛卡爾(René Descartes)所創立。

笛卡爾,一個同時活躍在數學課本與政治課本的物理學家。


coordinate system就是我們所說的「坐標系」。估計已經有細心的小夥伴已經發現了,Cartesian,嗯……好像與「笛」並沒有什麼關係呢。其實,這裡Cartesius是Descartes的拉丁化寫法。在姓名拉丁化的過程中,會捨棄不屬於單詞本身的元素。在這裡「Des」部分就在拉丁化的過程中被捨棄了。

小編教你如何在笛卡爾坐標系科學地比心


笛卡爾被認為是解析幾何之父,為現代數學的發展做出了重要的貢獻。此外他也是著名的哲學家,是二元論唯心主義的代表人物。(神馬?你不知道二元唯心主義?難道你的馬哲是數學老師教的嗎?)留有名言「我思故我在」。

Pythagorean theorem

Pythagorean讀作/pʌɪˌθaɡəˈriːən/,而Pythagorean theorem(畢達哥拉斯定理)就是著名的勾股定理(正所謂寫作Pythagorean,讀作勾股)。畢達哥拉斯(前570年~前495年)是古希臘著名哲學家、數學家和音樂理論家。他認為數學可以解釋世界上的一切事物,創立了畢達哥拉斯學派。

拉斐爾《雅典學派》,中間低頭寫字的那位正是畢達哥拉斯。(果然搞數學的人就不要在乎神馬髮際線了)


勾股定理的發現最早可以追溯到古埃及的紙草書和古巴比倫的泥板,後來在中國、印度、阿拉伯的數學書籍也有記載。不過後來有些學者卻把這個定理歸於畢達哥拉斯,並煞有介事地說他殺了一頭公牛來慶祝。(詳情請見Heath, T. L. . A History of Greek Mathematics. A history of Greek mathematics. Dover Publications, 1981.)然而這並不靠譜,畢竟畢達哥拉斯是個素食主義者……(這就很尷尬了)

一般認為勾股定理的證明方法是已知數學定理中最多的(不低於400種,還有資料認為不低於500種)。下面就為大家介紹幾種,方便大家在小夥伴面前露(zhuang)兩(zhuang)手(X)。

L&39;s rule

這條法則(rule)與醫院(Hospital)也沒有神馬關係。這其實是深受大學生(沒想到吧,這根本就不是去幼兒園的車)喜愛的洛必達法則,不過這條法則是由瑞士數學家約翰·伯努利所發現的(什麼鬼)。(這裡一定要強調是「約翰」,Johann Bernoulli,因為他的哥哥雅各布·伯努利和兒子丹尼爾·伯努利都是數學家)

洛必達

伯努利

洛必達法則的故事十分曲折八卦,據說是微積分課堂上最受大家喜愛的幾個故事之一,完全可以單開一篇文章來講。(納尼?你說你想吃這個瓜?那趕緊給本文點讚啊!!!)

簡單來說就是想做數學家的金主爸爸洛必達請伯努利做自己的老師,然後學生搶了老師的成果……(驚不驚喜,意不意外)


其實洛必達是出色的數學家,1696年所作的《闡明曲線的無窮小分析》是世界首本以微分為主要內容的數學教材,對於早期微積分的推廣起到了很大的作用。洛必達法則是利用導數來計算不定式極限的方法(這顯然又是一個大坑)。簡單點說,就是對於那些很難直接求極限的函數,可以利用導數來簡化求極限的運算過程。對於那個沒有Matlab和Mathematica軟體的年代,這簡直可以說是延長了數學家的生命。據說這條法則發表之後,洛必達聲名大噪,以至於讓當初賣掉它的伯努利後悔不已……

Euler&39;s number指的是歐拉數,也就是自然對數函數的底數ee是個無理數,大約等於2.718281……歐拉數最早在1618年被數學家約翰·納皮爾所使用。不過直到1736年歐拉的《力學》一書,這一常數才正式出現在學術著作中。歐拉數有很多重要的應用,很多物理學過程的模擬都需要用到它。

不過作為一個著作等身的數學家,顯然一個Euler's number不足以顯示歐拉的影響力。在數學和物理學領域,還有Eulerian numbers,Eulerian integers,Lucky numbers of Euler,Euler constant,Euler number……數不清的各種「歐拉XX數」,它們各自代表了不同的含義。最奇葩的是Euler number(請注意不是Euler’s number),在分析、拓撲和物理學中各自有不同的含義。

在各項評比中多次摘得「十大最美公式獎」的歐拉恆等式

Gaussian distribution

在各類理工科,甚至是社會科學文獻中,時常會看到Gaussian distribution這種說法,有時甚至直接說Gaussian。Gauss指得就是「數學王子」高斯,而「高斯的」distribution,其實就是我們常說的「正態分布」或者「鐘形分布」(bell curve)。(但是這種說法其實是不準確的,因為柯西分布,學生t分布等等其實也是鐘形的……)

高斯和被高斯模糊算法模糊了的高斯。高斯模糊算法是指用圖像與高斯分布做卷積,從而減少圖像噪聲並降低細節層次,在圖像處理領域有著廣泛的應用。(熟悉PS的同學可以講講自己的心得)


高斯分布的數學表達式是長成這個樣子:

雖然看著很唬人,但是畫出圖像來還是很平易近人的

平平無奇的標準高斯分布,此時μ = 0, σ = 1(果然是鐘形)

努力瘦身中的高斯分布,此時μ = 0, σ = 0.5

春節之後的你高斯分布,此時μ = 0, σ = 2(這也叫鐘形?這明明是師兄甩給我的鍋)


數學和物理學中有好多以數學家命名的東東,這裡列舉幾處,閱讀文獻的時候同學們可要長點心呢:

  • Lagrangian:拉格朗日函數(「拉格朗日的」)
  • Jacobian:雅可比矩陣(「雅可比的」)
  • Laplacian:拉普拉斯算子(「拉普拉斯的」)

(這只是相對用的比較多的,其實上面每一個詞都有好多種截然不同的含義,譬如Lagrangian一個詞本身在不同的背景中有不下十種解釋)


怎麼樣,小夥伴們,看完本期科普,是不是已經抑制不住心中的洪荒之力,要奮不顧身地投向科學的魔爪懷抱了呢?

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