牛頓22歲證明廣義二項式定理,中國青年科學家又將如何改變世界

2021-01-18 DeepTech深科技

很多改變人類文明軌跡的研究和發明,都出自那個時代的青年之手。

1665 年,22 歲的牛頓證明了廣義二項式定理,幫助科學界發展出一套新的數學理論:微積分學。

1877 年,託馬斯愛迪生發明出世界上第一臺留聲機,人類自此能夠記錄和回放聲音,隨後在 1879 年他又發明出了第一個能實際應用的鎢絲燈泡,徹底改變了世界的照明方式,在兩項偉大發明誕生之際,愛迪生不過 30 歲出頭。

1891 年,35 歲的尼古拉特斯拉發明了特斯拉線圈,取得了 「高頻率」 15000 赫茲交流發電機的專利,他的創新揭開了現代交流電力系統的序幕,讓電磁學、電氣工程、無線通信等諸多領域迎來新一輪科技大爆炸,被譽為 「創造出二十世紀的人」。

圖|從左至右依次為青年時期的愛迪生、特斯拉和愛因斯坦

1905 年,年僅 26 歲的愛因斯坦就在論文《論動體的電動力學》中提出了狹義相對論,同一年,他還給出了光電效應定律的最新理論解釋,後續延展出來的相對論研究和量子力學重塑了人類對自然和時空的認知,奠基了近現代物理學。

1957 年,35 歲的楊振寧與 31 歲的李政道因共同提出宇稱不守恆理論,合力拿下諾貝爾物理學獎,成為最早的華人諾獎得主。

在漫漫人類科技發展史中,奇蹟總是不勝枚舉,而青年時期則是一個人創新力、想像力或學術成果迸發的最佳階段。不同時代的科學家和創新者們,憑藉著他們的聰明大腦,在其風華正茂、才思敏捷的年紀開始流光溢彩,他們站在先驅巨人的肩膀上,努力讓世人看得更高更遠,最終自己也化身豐碑。

這些冥冥之中的 「巧合」 似乎也在揭示,成就無關年紀,在 35 歲之前,那些富有勇氣、潛心科研、敢於突破的青年科學家、創新者們,他們具備的潛能十分值得被發掘、被重視、被鼓勵,他們的腦海中蘊藏著無數讓世界變得更好的想法,璀璨猶如繁星。

那麼問題來了:讓當下這個時代熠熠生輝的青年才俊們又是誰?他們正在做什麼?又將為世界帶來哪些改變?

眺望未來,我們需要一個 「窗口」

1861 年,以物理科學、工程學及計算機科學等學科教研聞名世界的麻省理工學院(MIT)建校,1899 年,一些 MIT 校友們創立了《麻省理工科技評論》(MIT Technology Review ),該刊物側重關注前沿新興科技和創新商業的發展,助力科技的商業化和資本化。

在 1999 年創刊百年之際,《麻省理工科技評論》團隊就總結出了一種有效預測未來的方式,那便是聚焦科學界的青年力量,起初每年會遴選出 100 位 35 歲以下的青年科技創新者,2005 年該榜單年度上榜名額進一步濃縮到 35 位,最終形成具有權威性的 「35 歲以下科技創新 35 人」(TR35)榜單。

這份榜單的評選,匯聚了頂尖的優秀青年人才,他們來自知名大學、公司或國家實驗室等機構等,所在的科研領域沒有限定,涵蓋軟體創新、生物醫藥、網際網路、材料科學、硬體傳感、通信技術、新能源等幾乎所有的新興技術。

上榜者的研究成果預示著未來 5 年正在崛起的新興技術浪潮,這些青年才俊所選擇的技術轉化或創業方向,也精準地拼出了未來科技產業版圖。

曾經入榜的知名獲獎者包括 Linux 之父林納斯託瓦茲(1999 年 / 29 歲)、Apple 前設計總監喬納夫伊森(1999 年 / 32 歲)、Google 的聯合創始人拉裡佩奇(2002 年 / 29 歲)和謝爾蓋布林(2002 年 / 28 歲)、Yahoo 創始人楊致遠(1999 年 / 31 歲)、著名華人科學家鮑哲南(2003 年 / 33 歲)、美國科學院院士楊培東(2003 年 / 32 歲)、Facebook 的創始人馬克扎克伯格(2007 年 / 23 歲)、世界級人工智慧和機器學習領域權威學者吳恩達(2008 年 / 32 歲)、「基因魔剪」 技術 CRISPR 的先行者張鋒(2013 年 / 31 歲)等等。

各位精英在影響力、創新能力、進取精神、未來發展潛力、溝通能力以及領導力等方面表現卓越,不少上榜者後來都成為了新興科技和創新商業領域的領軍人物,而根據不同的成就方向,《麻省理工科技評論》團隊將上榜者定義為五大類別:發明家(Inventors),先鋒者(Pioneers),遠見者(Visionaries),創業家(Entrepreneurs),人文關懷者(Humanitarians)。

他們從不同的技術角度切入,成為科技創新與應用的關鍵推動者和踐行者,告訴人們未來還有更多可能。

圖 | 第二屆 「35 歲以下科技創新 35 人」 中國區榜單獲獎人合影

聚焦中國青年科技領袖

近年來,在 TR35 全球榜單中,我們也見證到越來越關鍵的華人面孔,他們的工作正為世界帶來更多可能性,來自中國和在世界各地的華裔青年科學家們,逐步成為世界科技創新舞臺上的有力競逐者。

例如中國科學院計算技術研究所研究員陳雲霽(2015 年 / 32 歲),他研製出了國際領先的深度學習專用處理器晶片,激發了行業對深度學習處理器的研究;美國伊利諾伊大學助理教授刁瑩(2016 年 / 33 歲),她的研究通過調控分子組裝過程,可利用溶液法來列印柔性電子材料;柔宇科技創始人兼 CEO 劉自鴻(2017/34 歲),其公司研發的新型柔性顯示技術產品,可能會改變未來電子產品的走向;曠視科技聯合創始人兼 CEO 印奇(2018 年 / 30 歲),他帶領團隊打造的人臉識別技術平臺改變了中國的商業應用場景。

2019 年,TR35 全球榜單中多達 8 位華人,他們的研究涉及微米機器人、AI 算法自動化、新型 LED 材料、腦科學、基因編輯等,2020 年,在可拉伸微晶片、納米材料、熱離子轉換器、AI 安全等也出現了不少華裔青年科學家領銜的突破性研究成果。

作為《麻省理工科技評論》在中國的獨家運營方,DeepTech 於 2017 年將 「35 歲以下科技創新 35 人」 榜單落地中國,重點發掘中國最具影響力和潛力的科技創新人才。

在過去 3 屆的年度榜單中,「35 歲以下科技創新 35 人」 中國區榜單先後評選出了 105 位極具創新潛力的科技青年(詳情可查看:2019 年榜單、2018 年榜單、2017 年榜單),發掘了百餘項由中國青年科學家引導的世界級突破性研究成果。

2020 年 12 月 10 - 11 日,《麻省理工科技評論》全球青年科技領袖峰會將在 「名士之鄉」紹興市上虞區開幕。

作為中國歷史文化名城,在紹興的歷史上,古有王充、王獻之、謝靈運、賀知章、陸遊、王冕、王守仁等響噹噹的人物,近現代有蔡元培、周作人、魯迅、陶行知等著名文學家、教育家。在 2020 年抗擊新冠病毒疫情中,中國工程院院士、知名感染病學家李蘭娟也是紹興人。

而出身於紹興市上虞籍的知名科學家也不少,例如氣象學家、地理學家竺可楨,「中國稀土之父」徐光憲,有機化學家袁承業,電機工程專家田炳耕,無機化學家、分子篩與多孔材料學家徐如人,天體物理學家景益鵬,環境工程專家朱利中等十多位院士,還有被業界稱為「AI 架構大神」的 80 後青年科學家賈揚清,他是業內主流 AI 框架 Caffe 的創建者,也是 TensorFlow 的作者之一。古往今來,可謂人才輩出。

今年,疫情帶來的不良影響席捲了全球 190 多個國家和地區,地緣摩擦有增無減,無論對於科研學術還是創新商業來說都是一種幹擾,全球經濟回溫之際,亟待尋找新興增長點,諸多創業賽道也對更多的技術突破滿懷期待,來自中國的青年科學家和創新者們相聚紹興上虞,將會給出怎樣的答案?

針對時下大家最關切的問題和挑戰,本屆峰會將圍繞 「引領未來科技之光」、「科技創新的百年傳承」、「生命科學的爆發裂變」、「科創家的變革之路」、「交叉跨界多重奏」、「可持續發展的新世界」 以及 「科技向善」 等 7 大議題展開,匯聚行業頂尖專家展開對話交流,共享智囊決策。

屆時, 「35 歲以下科技創新 35 人」 2020 年中國區榜單評選結果也將如期揭曉,敬請期待。

相關焦點

  • 牛頓和歐拉跨時空的合作:從廣義二項式定理談起
    牛頓(Isaac Newton)在回到家鄉躲避瘟疫的三年裡做出了很多重要的貢獻, 比如:發現萬有引力定律,發明微積分。這些貢獻是大眾熟知的,在很多的科學文獻以及課本中都能看到這些內容的介紹, 其實在那三年裡牛頓在代數學上也做出了一個很傑出的成果,這個成果就是:廣義二項式定理。
  • 在瘟疫的3年裡,牛頓領悟到了廣義二項式定理的規律
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    在數學方面,牛頓「明顯地推進了當時數學的每一個分支」,但他最著名的兩項發現是廣義二項式展開和微積分。圖1:左邊是牛頓46歲時的肖像,出自17世紀末18世紀初英國著名肖像畫家戈弗雷·克奈爾之手。在這篇文章中,我將重點介紹牛頓早期的數學成就。我將描述他對廣義二項式展開的推導,以及他如何應用它來得到正弦函數的冪級數展開。德裡克·懷特塞德(Derek Whiteside)被認為是「同時代最重要的數學史學家」,據他說,這是正弦(和餘弦)的冪級數首次在歐洲出現。
  • 牛頓二項式定理
    ——《肖申克的救贖》牛頓二項式定理:(Binomial theorem)二項式定理,又稱牛頓二項式定理,由艾薩克·牛頓於1664年-1665年間提出。該定理給出:兩個數之和的整數次冪諸如展開為類似項之和的恆等式。二項式定理可以推廣到任意實數次冪,即廣義二項式定理。
  • 多項式定理:歐拉對牛頓二項式定理的擴展及延伸
    前面文章探討了牛頓發現二項式的歷程,體現了牛頓高超的思維技巧和卓越的數學才能,牛頓運用自己發明的二項式和微積分得到了許多函數的無窮級數,著名的三角函數級數第一次出現在歐洲人的草稿中,這個人指的就是牛頓。
  • 二項式定理」到底有多重要?
    二項式定理的定義可以這樣簡單的描述:將「兩數之和」的「任意實數次冪」展開成「和」的形式。這個重要的定理是牛頓於1664年在前人的研究成果上創立的。從其雛形的提出到被正式創立,前後歷經了1500多年。無數的數學家為此付出了艱辛的努力。向那些為人類文明作出卓越貢獻的偉大數學家們致敬!
  • 二項式定理的通俗解釋
    在中學數學裡,我們會經常遇到一個叫做「二項式定理(Binomial Theorem)」的知識。
  • 天才的推導:你知道牛頓是如何推導出二項式定理的嗎?
    牛頓是如何推導二項式展開的牛頓根據英國數學家約翰·沃利斯等前人的工作,知道了如何對整數指數的二項式進行展開:圖一接下來,我們可以將係數排列在一個表中,其中空行用於對非整數值m的展開式:圖三牛頓想要填充這個表中的空單元格
  • 利用楊輝三角形來解釋二項式定理
    其中從 n 個元素中選取 k 個元素的組合公式為:二項式定理其實是一個二項多項式乘以自己 n 次最後展開得到的結果。下面就是一個抽象展開式,說明如何將二項式相乘 n 次的結果。實際上,這樣教科書般的展示方式很難閱讀。
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    ,人們現在的生活才如此豐富多彩,那麼世界上最偉大的科學家都是誰呢? 因為世界上偉大的科學家實在是太多了,每個人都有自己的選擇,從諸多網友的投票來看,我們也一一選出了前100位偉大的科學家,我們就簡單的介紹一下個別科學家。
  • 世界最偉大的科學家是誰?德國是愛因斯坦,英國是牛頓,中國呢?
    路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索——屈原《離騷》。科研是一條漫長而又艱辛的道路,即便這條路無邊無際,科學家們依舊在黑暗當中尋找希望的太陽,正因為有這些科學家的努力,人們現在的生活才如此豐富多彩,那麼世界上最偉大的科學家都是誰呢?
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    前一篇文章我們討論了指數函數的來源,充分展現了牛頓二項式定理的無窮魅力,本篇我們繼續延伸二項式定理的用處,用它得到對數函數的無窮級數。但需參考前一篇來更好的理解本篇。於是就可以得到,其中ω是無窮大,i是無窮小,所以iω就是有限數於是以a為底取對數得到前一篇已經說明i取的越大,(1+Kω)^i就會遠遠大於1,所以(1+Kω)^i可以成為大於1的任何數,所以可以令其等於1+x其中i是無窮大,ω是無窮小,所以iω就是有限數根據上式就可以得到所以得到這裡的i是無窮大,根據二項式定理展開得到
  • 英國科技專欄之人——伊薩克·牛頓
    十分幸運的是他的主要天賦不滿足於他在農業方面發揮,因此,他18歲時入劍僑大學,極快地通曉了當時已知的自然與數學知識,之後轉入個人的專門研究。自21歲至27歲,奠定了某些學科理論基礎,導致以後世界上的一次科學革命。他的第一個轟動科學世界的發現就是光的本質。
  • 數學的鑰匙:二項式定理,從初等數學通往高等數學領域
    數學的鑰匙:二項式定理,從初等數學通往高等數學領域二項式定理就是(a+b)^n,其展開有各項,即a^m*b^(n-m),各有其係數,稱為二項式係數。二項式定理這個公式有加法,和乘法。牛頓發現二項式係數和組合有關係,這個係數就是對a^m*b^(n-m)來說就是C(n,m)。
  • 二項式的有理項
    牛頓二項式定理:(Binomial theorem)>二項式定理,又稱牛頓二項式定理,由艾薩克·牛頓於1664年-1665年間提出。該定理給出:兩個數之和的整數次冪諸如展開為類似項之和的恆等式。二項式定理可以推廣到任意實數次冪,即廣義二項式定理。數學小怪獸:除了常數項,二項式還有其他考點嗎?利用二項式定理,我們得到了展開式。
  • 科學家牛頓
    牛頓(1643年1月4日—1727年3月31日)爵士,英國皇家學會會長,英國著名的物理學家,百科全書式的「全才」,著有《自然哲學的數學原理》、《光學》。 他在1687年發表的論文《自然定律》裡,對萬有引力和三大運動定律進行了描述。
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    愛因斯坦的廣義相對論重塑了引力理論,解決了牛頓理論所不能解決的問題。自1905年首次亮相以來,它已經通過了幾十個專門為它設計的實驗檢驗,但物理學家的挑戰其實才剛剛開始。 到目前為止,我們還只是在牛頓的世界裡玩耍。不過,這一切很快就會改變。