麥克斯韋方程組:世上最偉大的公式沒有之一

2020-12-16 匯世界網

今天來聊聊一篇關於麥克斯韋方程組:麥克斯韋方程組,世上最偉大的公式沒有之一的文章,現在就為大家來簡單介紹下麥克斯韋方程組:麥克斯韋方程組,世上最偉大的公式沒有之一,希望對各位小夥伴們有所幫助。

英國科學期刊《物理世界》曾讓讀者投票評選了「最偉大的公式」,最終榜上有名的十個公式既有無人不知的1+1=2,又有著名的E=mc2;既有簡單的-圓周公式,又有複雜的歐拉公式……

從什麼時候起我們開始厭惡數學?這些東西原本如此美麗,如此精妙。這個地球上有多少偉大的智慧曾耗盡一生,才最終寫下一個等號。每當你解不開方程的時候,不妨換一個角度想,暫且放下對理科的厭惡和對考試的痛恨。因為你正在見證的,是科學的美麗與人類的尊嚴。

No.10 圓的周長公式(The Length of the Circumference of a Circle)

這公式賊牛逼了,初中學到現在。目前,人類已經能得到圓周率的2061億位精度。還是挺無聊的。現代科技領域使用的-圓周率值,有十幾位已經足夠了。如果用 35位精度的-圓周率值,來計算一個能把太陽系包起來的一個圓的周長,誤差還不到質子直徑的百萬分之一。現在的人計算圓周率,多數是為了驗證計算機的計算能力,還有就是為了興趣。

No.9 傅立葉變換(The Fourier Transform)

這個挺專業的,一般人完全不明白。不多作解釋。簡要地說沒有這個式子沒有今天的電子計算機,另外傅立葉雖然姓傅,但是法國人。

No.8 德布羅意方程組(The de Broglie Relations)

這個東西也挺牛逼的,高中物理學到光學的話很多概念跟它是遠親。簡要地說德布羅意這人覺得電子不僅是一個粒子,也是一種波,它還有 「波長」。於是搞啊搞就有了這個物質波方程,表達了波長、能量等等之間的關係。同時他獲得了1929年諾貝爾物理學獎。

No.7 1+1=2

這個公式不需要名稱,不需要翻譯,不需要解釋。

No.6 薛丁格方程(The Schrödinger Equation)

也是一般人完全不明白的。因此我摘錄官方評價:「薛丁格方程是世界原子物理學文獻中應用最廣泛、影響最大的公式。」由於對量子力學的傑出貢獻,薛丁格獲得1933年諾貝爾物理獎。

另外薛丁格雖然姓薛,但是奧地利人。

No.5 質能方程(Mass–energy Equivalence)

好像從來沒有一個科學界的公式有如此廣泛的意義。在物理學「奇蹟年」1905年,由一個叫做愛因斯坦的年輕人提出。同年他還發表了《論動體的電動力學》——俗稱狹義相對論。

這個公式告訴我們,愛因斯坦是牛逼的,能量和質量是可以互換的。

No.4 勾股定理/畢達哥拉斯定理(Pythagorean Theorem)

做數學不可能沒用到過吧,不多講了。

No.3 牛頓第二定律(Newton's Second Law of Motion)

有史以來最偉大的沒有之一的科學家在有史以來最偉大沒有之一的科學巨作《自然哲學的數學原理》當中的被認為是經典物理學中最偉大的沒有之一的核心定律。動力的所有基本方程都可由它通過微積分推導出來。對於學過高中物理的人,沒什麼好多講了。

No.2 歐拉公式(Euler's Identity)

這個公式是上帝寫的麼?到了最後幾名,創造者個個神人。歐拉是歷史上最多產的數學家,也是各領域(包含數學的所有分支及力學、光學、音響學、水利、天文、化學、醫藥等)最多著作的學者。數學史上稱十八世紀為「歐拉時代」。歐拉出生於瑞士,31歲喪失了右眼的視力,59歲雙眼失明,但他性格樂觀,有驚人的記憶力及集中力。他一生謙遜,很少用自己的名字給他發現的東西命名。不過還是命名了一個最重要的一個常數——e。

關於e,以前有一個笑話說:在一家精神病院裡,有個病患整天對著別人說,「我微分你、我微分你。」也不知為什麼,這些病患都有一點簡單的微積分概念,總以為有一天自己會像一般多項式函數般,被微分到變成零而消失,因此對他避之不及,然而某天他卻遇上了一個不為所動的人,他很意外,而這個人淡淡地對他說,「我是e的x次方。」

這個公式的巧妙之處在於,它沒有任何多餘的內容,將數學中最基本的e、i、pie放在了同一個式子中,同時加入了數學也是哲學中最重要的0和1,再以簡單的加號相連。

高斯曾經說:「一個人第一次看到這個公式而不感到它的魅力,他不可能成為數學家。」

No.1 麥克斯韋方程組(The Maxwell's Equations)

積分形式:

微分形式:

任何一個能把這幾個公式看懂的人,一定會感到背後有涼風——如果沒有上帝,怎麼解釋如此完美的方程?這組公式融合了電的高斯定律、磁的高斯定律、法拉第定律以及安培定律。比較謙虛的評價是:「一般地,宇宙間任何的電磁現象,皆可由此方程組解釋。」到後來麥克斯韋僅靠紙筆演算,就從這組公式預言了電磁波的存在。我們不是總喜歡編一些故事,比如愛因斯坦小時候因為某一刺激從而走上了發奮學習、報效祖國的道路麼?事實上,這個刺激就是你看到的這個方程組。也正是因為這個方程組完美統一了整個電磁場,讓愛因斯坦始終想要以同樣的方式統一引力場,並將宏觀與微觀的兩種力放在同一組式子中:即著名的「大一統理論」。愛因斯坦直到去世都沒有走出這個隧道,而如果一旦走出去,我們將會在隧道另一頭看到上帝本人。

相信通過麥克斯韋方程組:麥克斯韋方程組,世上最偉大的公式沒有之一這篇文章能幫到你,在和好朋友分享的時候,也歡迎感興趣小夥伴們一起來探討。

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    電力的發展的確開啟了新的時代,而無線電的出現才真正讓我們變得更加自由,這一切都離不開電磁波的發現,因此麥克斯韋的故事將永遠流傳。在麥克斯韋成為一位偉大的物理學家之前,法拉第已經對電磁學進行了一定的研究,後者為其帶來了啟發,並且相關理論不斷指引麥克斯韋對電磁學進行深入的研究。
  • 最美的公式:你也能懂的麥克斯韋方程組(積分篇)
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  • 最美的公式:你也能懂的麥克斯韋方程組(微分篇)
    積分形式的麥克斯韋方程組需要選定一個曲面,但是它並沒有限定這個曲面的大小,我可以把這個曲面選得很大,也可以選得很小。當你把這個曲面選得很小很小的時候,麥克斯韋方程組的積分形式就自然變成了微分形式。還有,很多人多多少少知道一些麥克斯韋方程組的樣子,雖然不是很懂,那個倒三角符號▽倒還是記得的,你這公式裡為什麼沒有▽符號呢?沒錯,我們用無窮小曲面的通量和體積的比值來定義散度,這樣定義是為了突出它跟通量之間的聯繫,也方便大家從積分的思維自然的轉化到微分的思維中來。
  • 麥克斯韋,到底有多牛?(那令人崩潰的麥克斯韋方程組就出自其手)
    以我們通信行業為例,目前我們最前沿的通信科技,不管是5G,還是Wi-Fi 6,都是基於電磁理論發展起來的技術。而電磁理論,就是18~19世紀奠基完成的。 我們今天這篇文章的主角,就是電磁理論的重要奠基人之一,大名鼎鼎的麥克斯韋。
  • 世界上最偉大的十個公式,一加一等於二才排第七!
    英國科學期刊《物理世界》曾讓讀者投票評選了「最偉大的公式」,最終榜上有名的10個公式既有無人不知的1+1=2,又有著名的E=mc2;既有簡單的圓周公式,又有複雜的歐拉公式……多少偉大的智慧曾耗盡一生,才最終寫下一個等號!從什麼時候起我們開始厭惡物理?
  • 麥克斯韋終年49歲,生前並沒有因為理論而聞名於世
    生前對光的預言,並沒有得到證實。8年後得到了證實,人們才真正開始認識到他的偉大。今天特別發一篇這樣的文章,來紀念他。他的公式真的很美。麥克斯韋後期的生活充滿了煩惱。他的學說沒有人理解,妻子又久病不愈。這雙重的不幸,壓得他精疲力盡。妻子生病以後,整個家庭生活的秩序都亂了。麥克斯韋對妻子一向體貼入微,為了看護妻子,他曾經整整三個星期沒有在床上睡過覺。
  • 老張談電機NO.2:麥克斯韋方程組
    因為電機作為實現能量轉換的裝置,絕大部分也是以電磁能量轉換為基礎而實現各種功能,所以今天老張就帶大家來看看電磁場基本理論中核心的麥克斯韋方程組。首先,為什麼麥克斯韋方程組那麼重要?1864年,麥克斯韋全面總結了電生磁和磁生電的現象,同時將法拉第電磁感應定律的適用範圍推廣到所有的煤質中。
  • 世界第一公式:麥克斯韋方程組
    我們回頭看看麥克斯韋方程組的積分形式,我們應該都能看懂了。 通量(電場和面積的積分)獲得一個係數4,又獲得一個係數1/4,所以「閉合曲面∂V的通量」沒有變,而「該曲面包裹住的電荷」顯然仍然為Q,也沒有變。 例子4:事實上,我們隨便怎麼改變這一塊表面積的大小、體積,算出來的通量都不會變(儘管會非常難算),因為等式的右邊「該曲面包裹住的電荷」一直都沒有變。
  • 電磁領域「扛把子」般的存在,麥克斯韋,卻幾乎無人知曉?
    我們知道在麥克斯韋之前,最偉大的科學家是牛頓,因為他統一了天上和地下。他的三大定律和萬有引力定律,讓我們知道了月亮和蘋果其實滿足同樣的物理規律。在麥克斯韋之後,最偉大的物理學家是愛因斯坦,愛因斯坦統一了時間和空間,也就是相對論。
  • 麥克斯韋,到底有多牛
    以我們通信行業為例,目前我們最前沿的通信科技,不管是 5G,還是 Wi-Fi 6,都是基於電磁理論發展起來的技術。而電磁理論,就是 18~19 世紀奠基完成的。我們今天這篇文章的主角,就是電磁理論的重要奠基人之一,大名鼎鼎的麥克斯韋。
  • 麥克斯韋,到底有多牛?
    以我們通信行業為例,目前我們最前沿的通信科技,不管是5G,還是Wi-Fi 6,都是基於電磁理論發展起來的技術。而電磁理論,就是18~19世紀奠基完成的。我們今天這篇文章的主角,就是電磁理論的重要奠基人之一,大名鼎鼎的麥克斯韋。
  • 麥克斯韋,到底有多牛?-虎嗅網
    以我們通信行業為例,目前我們最前沿的通信科技,不管是5G,還是Wi-Fi 6,都是基於電磁理論發展起來的技術。而電磁理論,就是18~19世紀奠基完成的。我們今天這篇文章的主角,就是電磁理論的重要奠基人之一,大名鼎鼎的麥克斯韋。
  • 物理學家麥克斯韋對人類的貢獻
    尤其是他建立的電磁場理論,將電學、磁學、光學統一起來,是19世紀物理學發展的最光輝的成果,是科學史上最偉大的綜合之一。他預言了電磁波的存在。這種理論預見後來得到了充分的實驗驗證。他為物理學樹起了一座豐碑。造福於人類的無線電技術,就是以電磁場理論為基礎發展起來的。
  • 世界上最偉大的10個公式 一定有您意想不到的!
    英國科學期刊《物理世界》曾讓讀者投票評選了「最偉大的公式」,最終榜上有名的十個公式既有無人不知的1+1=2,又有著名的E=mc2;既有簡單的圓周公式,又有複雜的歐拉公式……上學的時候,我們會對這些方程十分厭惡,但是我們沒有意識到,我們痛恨的東西,卻是人類最高智慧,我們只是沒有發現它們的偉大而已,有種「不識廬山真面目,只緣生在此山中
  • 見證奇蹟的時刻:如何從麥克斯韋方程組推出電磁波?
    在之前的文章裡,小編給大家介紹了麥克斯韋方程組的積分和微分形式。大家也都知道麥克斯韋從這套方程組裡推導出了電磁波,然後通過計算發現電磁波的速度正好等於光速。於是,麥克斯韋就預言「光是一種電磁波」,這個預言後來被赫茲證實。電磁波的發現讓麥克斯韋和他的電磁理論走上了神壇,也讓人類社會進入了無線電時代。
  • 麥克斯韋到底有多偉大
    麥就是麥克斯韋,這位是謙謙君子,真沒有什麼花邊新聞可說,只說一句吧,他開啟了第二次工業革命,啟動了電氣時代。楊就是我們偉大的楊振寧先生,真的不要小瞧楊振寧先生,這麼說吧,楊先生有十三項諾獎級成果。什麼?你說還有特斯拉?麻煩出門右拐,那邊是神棍課堂,我們這裡說的是物理學。說了半天,還是有點糊塗,是吧?那咱們還是打個比方吧。
  • 麥克斯韋統一了電和磁,為何一直排在牛頓和愛因斯坦之後?
    提到偉大的物理學家,除了牛頓和愛因斯坦之外還有不得不提的一位,那就是麥克斯韋。在物理學家的排名中,麥克斯韋一直穩居第三的位置。他是電磁學理論的集大成者,他給出的麥克斯韋方程組將電、磁、光統一了起來。麥克斯韋方程組是物理學史上最偉大、最輝煌燦爛的成就之一,足以和牛頓的引力理論、愛因斯坦的相對論相提並論。另外,麥克斯韋還在統計物理領域有重大的、開創性的研究。
  • 天才物理學家麥克斯韋
    1855年麥克斯韋發表了第一篇關於電磁學的論文《論法拉第的力線》。麥克斯韋一般認為麥克斯韋是從牛頓到愛因斯坦這一整個階段中最偉大的理論物理學家。1879年他在48歲時因病與世長辭。他光輝的生涯就這樣過早地結束了。
  • 人類科學史上最著名的10大公式,你知道幾個?
    本文按時間順序,給出了人類歷史上最偉大的10個公式。文明的基礎:勾股定理直角三角形斜邊長度c的平方等於另兩邊a、b長度的平方和。從蘋果落地到萬有引力,這可能是人類歷史上最偉大的類比聯想和歸納。萬有引力定律不僅被用於解釋天體行星的運動,其影響力擴展到了哲學、神學等領域。歐拉公式一個將自然對數的底、圓周率、虛數i、1和0這5個數學上的基本概念,聯繫在一起的神秘公式。
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