【2019年整理】影響世界的十大方程式(20210129230953)

1、數(shù)學方程式不僅能夠幫助人們解決知識上的問題，同時，從某種角度 來看，它們本身也是非常美麗的。許多科學家都曾坦承，自己非常喜 歡某些方程式，并不僅僅因其功能，更在于它們所表現(xiàn)出的那種簡約 而不簡單、形式如詩句般優(yōu)雅的美感。以下，便是由LiveScienee網(wǎng) 站刊登出的世界各國科學家們鼎力推薦的美麗方程： v - 8ttG卩 、廣義相對論 該方程式由20世紀最偉大的物理學家愛因斯坦于1915年提出，是開創(chuàng)性理論一一廣義 相對論的組成部分。它顛覆了科學家們此前對于引力的定義，將其描述為時空扭曲的結果。 “直到現(xiàn)在，我依然為單獨一個數(shù)字方程就可以完整覆蓋時空的定義而感到震驚。 ”美 國空間望遠鏡研究

2、所天體物理學家馬里奧 利維奧表達了自己對該方程的推崇， “這個方程 式堪為愛因斯坦天才智慧的結晶?！?利維奧解釋道：“該方程式的右邊部分，代表著我們所在宇宙，包括推動宇宙膨脹的暗 物質在內(nèi)的總能量。左邊則表述了時空的幾何形式。左右兩邊合起來描述了愛因斯坦廣義相 對論的實質，即質量和能量決定了時空的幾何形式以及曲率，表現(xiàn)為我們俗稱的引力?！?“這是個優(yōu)雅的方程?！奔~約大學的物理學者凱爾 克蘭默爾對利維奧的意見表示贊同。 同時，他還指出該方程式展示了時空、質量與能量之間的關系?！斑@個方程式告訴人們?nèi)?之間的相互關聯(lián)，比如太陽的存在是如何扭曲了時空，導致地球圍繞它進行軌道運動。它還 解釋了宇宙自大

3、爆炸之后的進化情況，以及預言了黑洞的存在。 Gm + 力(返-:曠 w,- 抽為口 + 財閥-訥遇)R .J_4_J丄 Luictk oictgK jhJ demMCAl intciwiHu* i rfraihm* ( _冷w _加九)打-卩(0) H 7. j nuL 4&lc? pi ftp dtqVq)(i4- (LoR + R + hx.) j i v :c* ini crMli l brt cvit qti jrl jaJ g Iimi，hfiriiHibifli iil3mc% mdhi tlimf1* 二、標準模型 這是另外一條被物理學界奉為經(jīng)典條文的方程式。標準方程描述了那些被

4、認為組成了當 前宇宙的基本粒子。它還能夠被壓縮為以18世紀法國著名數(shù)學和天文學家約瑟夫路易 斯拉格朗日命名的簡化形式。 美國加州斯坦福直線加速器中心理論物理學家蘭斯 迪克森推薦了該方程式。在他看來, 它成功地描述了除重力之外， 人們迄今為止在試驗室中所發(fā)現(xiàn)的基本粒子與力， 其中就包括 新近被發(fā)現(xiàn)的被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子，即該方程式中的希臘字母“0”。 不過，盡管標準方程與量子力學、狹義相對論可以彼此兼容，但是卻難與廣義相對論建 立統(tǒng)一關系，因此它在描述重力上無能為力。 三、微積分基本定理 如果說，廣義相對論與標準方程描述的是宇宙的某些特殊方面，那么其他一些方式則適 用于所有情況，比如

5、微積分基本定理方程。 該方程式堪為微積分學的肱骨理論，并且把積分與導數(shù)這兩個微積分學中最為重要的概 念聯(lián)系在一起?！昂唵蔚卣f，它表述了某平滑連續(xù)變量的凈變值，比如其在特定時間內(nèi)走過 的距離，等于這個量變化率的積分，即速度的積分?！泵绹Ｌ貪h姆大學數(shù)學系主任馬爾卡 納布拉卡洛娃-特里維西克說?！拔⒎e分基本定理讓我們能夠在整個間隔變化率的基礎上， 測算某一間隔的凈變值?！?17世紀時最終由伊 說到微積分，實際上早在古代該學科的萌芽就已經(jīng)開始萌發(fā)，直到 克薩牛頓整理成科，并開始將其應用于描述行星圍繞太陽的運動規(guī)律。 四、勾股定理（也稱：畢達哥拉斯定理） 該定理可謂老而彌香的骨灰級理論，幾乎是每個學生

6、開始學習生涯后，學到的第一批幾 何知識之一。 這條定理的具體內(nèi)容是： 任何直角三角形的兩個直角邊長度的平方相加，其和等于剩下 那條斜邊長度的平方。 “畢達哥拉斯定理，是第一個讓我感到震驚的數(shù)學定理?！蓖扑]這條方程式的美國康奈 爾大學數(shù)學家戴安娜塔米娜說。而她給出的理由是：“這條幾何學中的定理，也同樣能夠 用數(shù)字進行表達。這對于當時還是個孩子的我來說，是多么的奇妙有趣。 2 E 2 + F 五、歐拉方程 這個看起來非常簡單的方程式， 實質上描述了球體的本質。 用馬薩諸塞州威廉姆斯學院 的數(shù)學家科林亞當斯的話說：“如果你能夠將一個球體分割成為面（卩）、邊（F）和點（V）， 那么這些面，邊和頂點之間

7、的關系，必定符合V-E+F=2。 如，除了球體，如果人們考察5面金字塔形，即4個三角形與1個正方形的組合，就會發(fā)現(xiàn) 在亞當斯看來，該方程式最大的魅力在于，它以一個包含面、 棱和頂點數(shù)目的方程，體 現(xiàn)了不同形狀物體的本質屬性。不管代入的是什么樣的物體, 該程式的結論都是成立的。比 等號的右邊，一樣會是數(shù)字 六、狹義相對論 愛因斯坦再次因為自己的相對論入選本次評選，只不過這次是狹義而不是廣義相對論。 狹義相對論并沒有把時間和空間看做絕對、靜止的概念，它們呈現(xiàn)的狀態(tài)與觀察者的速 度有關。這個方程式描述了隨著觀察者向某一方向移動的速度加快，時間是如何膨脹，或者 說開始變慢。 “該方程式最偉大的一點，恰

8、恰在于它是那么的平易近人?！睔W核中心粒子物理學家比 爾莫瑞說?！罢麄€方程中并沒有代數(shù)等復雜的運算，一個普通中學生都能夠完成計算。當 然，它不可能僅僅只是這么簡單。實際上，這個方程式提供了一種全新的看待宇宙的角度和 方式，一種看待人們與現(xiàn)實世界之間關系的態(tài)度。而最精妙的是，要反映這么深厚的內(nèi)涵， 該方程式卻只借助了最為簡單的數(shù)學方式，任何想要解讀它的人都可以得償所愿?！蹦鸨?示。 在莫瑞看來，與愛因斯坦的廣義相對論相比，這位大科學家的狹義相對論更令自己鐘愛。 因為理解前者所需要的那些深奧數(shù)學知識，連他這樣的專業(yè)學者都會感到一頭霧水。 1 = 0999999999999999999 . 七、1=

9、0.999999999 從形式上看，這是一個很簡單的等式。1等于0.99999 這個無窮數(shù)。之所以推薦這 個等式，美國康奈爾大學數(shù)學家斯蒂文斯特羅蓋茨的理由是“每個人都能理解它，但同時 人們又會覺得有些不甘心，不太愿意相信這種“簡單”意味著“正確”。在他看來，這個等 式展現(xiàn)了一種優(yōu)雅的平衡感一一1代表著數(shù)學的起始點，而右邊的無窮數(shù)則寓意無限的神 秘。 d MdM Gn(xlfx2心 Mg) = 0 八、卡倫西曼吉克方程 “卡倫西曼吉克方程可以說是上世紀70年代以來，最為重要的方程之一。它告訴我 們在量子世界里，需要全新的思維和眼光?！泵绹_格斯大學理論物理學家馬特斯特拉瑟 給出了自己的推薦理由

10、。 多年來，該方程在諸多方面都得到了有效應用，包括令物理學家們 測量質子和種子的質量。 按照基礎物理學， 兩個物體之間的引力和電磁力，與兩物體之間距離的平方成反比。將 質子、中子聚合在一起組成原子核的那種力量，也具有此屬性。它同樣也是將夸克聚合在一 起形成質子和中子本身的原因。不過，哪怕微小的量子震蕩， 都會或多或少地改變這種力量 與距離之間的關系狀況。 “這種特性，阻止了該力量做長距離延伸時產(chǎn)生衰減，并且使其令其能夠捕獲夸克并將 其壓聚成為質子和中子， 進而構成組成人類世界的原子。因此，卡倫西曼吉克方程的意義 就在于，用相對簡單易行的計算效果，將這種劇烈且難于計算的重要關系表達了出來?！彼?特拉瑟說。 九、極小曲面方程 “這個方程某種程度上解釋了人們吹出的那些肥皂泡的秘密?！蓖匪箤W院數(shù)學家弗 蘭克摩根在推薦時表示，該程式是非線性的，蘊含了指數(shù)、微積分等知識，描述了美麗肥 皂泡性質背后的數(shù)學。這與人們相對熟悉的熱方程，波動方程以及量子力學領域的薛定諤方 程等線性偏微分方程，有著很大的不同。 十、歐拉線 “首先，從任意一個三角形開始，畫出圓周經(jīng)過該三角形三個頂點的圓并找到圓心。接 著，