怎麼會有常數這種東西,談談那些神秘的數學常數

2021-02-13 少年數學家




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前段時間,超模君介紹了4個神秘的數學常數,還有幾個大咖級的常數還沒講呢,所以,超模君今天繼續。。。


沒錯,就是那個引發第一次數學危機的數字——√2 ≈ 1.4142135623730950488。公元前500年,有一位牛人,叫畢達哥拉斯。如果你對這位牛人有點兒陌生,那畢達哥拉斯定理應該知道吧,那就是:直角三角形中,兩直角邊的平方和等於斜邊的平方。他創辦了一個數學學派,叫做畢達哥拉斯學派,該學派認為:整數就像原子一樣,構成了宇宙中的一切,並可以描述宇宙中的一切。宇宙間各種關係都可以用整數或整數之比來表達,除此之外,就什麼都沒有了。。。
而畢達哥拉斯的弟子——希勃索斯,在研究老師的定理時,發現了一個神奇的現象:邊長為1的正方形,其對角線的長竟然無法用整數或整數之比表示出來!於是,他把這個驚人的發現告訴了老師畢達哥拉斯。。。希勃索斯本來以為老師會將這一發現公布於眾,改變人們錯誤的認識。沒想到,老師卻認為這樣會動搖到畢達哥拉斯學派在學術界的統治地位,便新規定了一條紀律:誰都不準洩露存在根號2(即無理數)的秘密。後來,天真的希勃索斯有一次無意中向別人談到了他的發現,結果他被認為是學派的「逆賊」,被囚禁,受盡百般折磨,最後被投入愛琴海淹死。。。關於希勃索斯的死有很多個版本,眾說紛紜,但無論如何,希勃索斯都被人們當作是發現無理數的第一人。
√2就是第一個被發現的無理數,它的應用非常廣泛,比如我們平常用的A4紙長寬之比就等於√2。其中,a0,a1,a2……都是整數,而 [a0; a1, a2, a3, …] 就稱為實數x的連分數展開。1964年,數學家辛欽證明了一個驚人的結論:對於幾乎所有實數x(除了有理數、實係數二次方程的解,以及自然對數的底e等特殊情況之外),其連分數表示式的係數ai的幾何平均數會收斂到一個相同的數,且與實數x的數值無關。這個數就是辛欽常數,用表示。不過,對於這個神秘的常數,人們了解的還是很少,除了它的精確值不容易求出之外,關於辛欽常數是否為無理數,到目前也還沒有人能證明。圓周率 π ≈ 3.14159是圓的周長與直徑的比值,是精確計算圓周長、圓面積、球體積等幾何形狀的關鍵值,人類很早就認識到了圓周率的存在。公元前3世紀初,歐幾裡得在其著作《幾何原本》中就提到過圓周率是常數;公元前2世紀左右,中國古算書《周髀算經》中有「徑一而周三」的記載,也認為圓周率是常數。而如今用來表示圓周率的希臘字母π,本來與圓周率毫無關係,只是從1736年開始,歐拉在書信和論文中都用π來表示圓周率,久而久之,人們就普遍認同π就是圓周率了。
π應該是數學中最基本、最重要、最神奇的常數了,人類對它的探索就從來沒停止過,不過,從它的出現到確定它是無理數,人類就花了3000年的時間。。。直到1761年,德國數學家朗伯(Lambert)才證明了 π 是一個無理數。
1882 年,德國數學家林德曼(Ferdinand von Lindemann)證明了圓周率 π 是一個超越數。(不滿足任一個整係數代數方程的數)17世紀末,伯努利(Bernoulli)發現了一個有趣的現象,會隨著x的增大而越來越接近某個固定的數。
半個世紀後,歐拉才仔細研究了這個問題,並用字母 e 來表示這個常數:他不僅求出了e ≈ 2.718,還證明了 e 是一個無理數。跟π一樣,額也是一個超越數,於1873 年被法國數學家夏爾·埃爾米特(Charles Hermite)證明。數學中,還有一個很特別的常數,就是虛數單位 i ,它是指 -1 的開平方,它的出現,瞬間將整個數域又擴充了一半。而最美公式——「歐拉恆等式」就將世界上最基本的兩個數字 0,1,以及數學中最重要最基本的三大常數π、e、i 都聯繫到了一起,乾淨利落,簡直漂亮到了神聖的地步!


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    原標題:神秘的常數 在普朗克公式中,有一個重要的常數h,用來描述量子大小,稱作普朗克常數。與其他很多常數不同,普朗克常數是完全憑著普朗克的創造性智慧發現的。然而,它卻是物理學中一個實實在在的、具有重要意義的、神奇的自然常數。而在數學中,也有很多這樣的常數。
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    自然常數e和圓周率π、黃金分割數φ一起被稱為「三大數學常數」。e作為重要數學常數之一,常出現於數學和物理學之中。
  • 最神秘的數學常數,與所有實數有關,但數學家對它幾乎一無所知!
    說到神秘的數學常數,大多數人腦海裡第一個跳出來的,要麼是圓周率π,要麼是自然對數底e。其實不然,π和e對數學家來說固然神秘,但是我們也掌握了它們的不少知識,在數學裡,還有一個常數更神秘。1964年,蘇聯數學家亞歷山大·雅科夫列維奇·辛欽,發現一個驚人的規律:對幾乎所有實數x(除有理數,實係數二次方程的解,以及自然對數的底e等特殊情況外),x的連分數表示式係數的算術平均值,都收斂於一個常數,這個常數和x無關,現稱作辛欽常數K0。
  • 4.6692是比圓周率更神秘的常數?
    40多年前的洛斯阿拉莫斯國家實驗室,一位助手對一類數列的研究引起了轟動,因為它涉及了大自然的核心的秘密:從這個數列中,可以發現大自然中一個基本的無量綱常數——4.6692……。這個常數像圓周率一樣,充滿了神秘的未知,也引領著科學的發展。
  • 比圓周率更神秘的「混沌」常數:4.669201609102...
    這「混沌」常數比π還要神秘
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    數學中有許多重要的常數,例如圓周率π和虛數單位i(等於根號負一)。
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    但是,你去看「 自然對數 」這個條目,得到的解釋卻是:「自然對數是以e為底的對數函數,e是一個無理數,約等於2.718281828。」這構成了循環定義,完全沒有說e是什麼。在這種情況下,數學家選擇這樣一個無理數作為底數,還號稱這種對數很"自然",這難道不是一件很奇怪的事情嗎?e是增長極限到底什麼是e?簡單說來,e就是 增長的極限 。
  • 比圓周率更神秘的「混沌」常數:4.669201609102…
    數學文化商城【玩酷屋】 這「混沌」常數 比π還要神秘 40多年前,一個實驗室助手拿著一個計算器算出了一個比圓周率更神秘的常數:4.6692......
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    請關注 [遇見數學] 今日頭條收看更多關於數學文章的資料和視頻!E(自然常數, 也稱為歐拉數)是自然對數函數的底數. 它是一個無理數, 就是說小數點後面無窮無盡, 永不重複. 與 Pi 和 sqrt(2) 不同, 它不是由幾何問題上探究而來的, 而是關於增長率和變化率的常數. 但是它為什麼和增長率有關呢?
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  • 10.宇宙常數
    等號的一邊表示空間的彎曲程度。  他就開始解這個方程式了。越解越不對勁啊。他完全沒法子得出一個靜態的宇宙模型。這個宇宙是動態的。他一想這下麻煩了,按下葫蘆起了瓢啊。於是他一抬手就給自己的方程式加了一個常數,這個常數是用來平衡一下宇宙的運動和演變。這樣就可以得到一個不變的宇宙了。   愛因斯坦其實在計算水星近動的時候呢,就想把這個項加進去。
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    不過,我們應該首先去感謝那些使我們得以存在的東西。如果這些東西稍有不同,宇宙在大爆炸之後,會很容易會變得瘋狂混亂,或者變得單調乏味,使得我們人類根本無法出現。太陽、地球和所有生命的出現,尤其是智慧生命的出現,需要許多僥倖的因素。特別是那些物理常數——比如光速和萬有引力常數——它們的數值好像被精確調整過,正好使得我們得以存在。
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    普朗克常數定義了我們宏觀實在物理學的尺寸級別,指引了通向奇異量子世界之路。而且微觀世界的量子表現能在宇宙的各種尺度觀測到。實際上,只需要測量陽光的顏色,就能觀測到這種量子表現的效果。甚至還能藉此測量普朗克常數。
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    然而讓拉馬努金玩出花來的連分數可不是簡簡單單就能被找出來的,幾個世紀以來,與基本常數相關的新數學公式十分少見,畢竟奠基人是歐拉、高斯這樣堪稱「變態」的天才,想要繼承他們的事業,不僅要有豐富的知識積累,還要有敏銳的數學直覺。而機器學習卻表示,無需先驗信息,我也能快速get新公式。
  • 全站儀的稜鏡常數是什麼東西
    【提問】:全站儀的稜鏡常數是什麼東西?  【解答】:  (1)反射稜鏡的作用在利用反射稜鏡(或者反射片)作為反射物進行測距時,反射稜鏡接收全站儀發出的光信號,並將其反射回去。全站儀發出光信號,並接收從反射稜鏡反射回來的光信號,計算光信號的相位移等,從而間接求得光通過的時間,最後測出全站儀到反射稜鏡的距離。
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    現在很多國人對祖先留下的東西不自信,認為人類文明的發展,中國沒有什麼拿得出手的科學知識,如果你告訴他中醫他說是玄學、你說易經他說算卦的書,你說道德經,他說是宗教,你說山海經、淮南子、墨子等等,他又說是無稽之談,最後你說各種農書、算經、天文曆法他又說有什麼成就呢?
  • 物理學中,那些帶物理常數的公式是怎麼推算出來的呢?
    日期:2019年3月18日正文共:1001字3圖預計閱讀時間:3分鐘來源:算數學苑