这10个被印在邮票上的最美数学公式,都改变了世界!

1971年,尼加拉瓜发行了一套名为“改变世界面貌的数学公式”邮票,表彰了对世界发展极有影响的公式。正是如此强大的数学,才能让我们看到简明优美的表达,那就让我们怀着一份对自然的赞美之情来欣赏这些公式吧!

1
手指计数基本法则

小孩子对数量的认识,几乎都是从用手指头数数开始。人类的祖先,从数指头开始,逐渐累积经验,堆石子、数贝壳、树支、竹片,而后有刻痕计数、结绳计数等,后来创造文字、数字及计数用具如算盘、筹算、计算器等,一切都从手指头开始。嗯!可能是因为人有十隻手指,计算时以手指辅助,自然就形成了十进位的观念吧!

人类发明了文字以后,相对就有了数字与数码,数字是指数的词,如一、二、三、四、五、…、十、百、千、万;数码是指数的符号,如1、2、3、4、5、6、7、8、9、0(以上为阿拉伯数码),而明清两代盛行用数码来表示,就写成:

中国算筹计数:为十进位制,以下为1~9之表示法,有纵、横两式,交叉运用:

玛雅数字:由中美洲的玛雅所创造出来的一种象形文字,20以下采5进位的累进数制,20以上用位值制:

埃及的僧侣文:出现在世界上最古老的数学书赖固德纸草书上,这是象形文字的简化,以下为各种不同数字的表示:

2
勾股定理(毕达哥拉斯定理)

这个定理中国和巴比伦人早在毕氏之前一千年就在使用,但仍被称为「毕氏定理」,主要是因为毕氏证明了定理的普遍性。据说在证明成功的当天,毕氏叫学生们宰杀了一百头牛,举行盛大的宴会来庆贺。所以,毕氏定理又有「百牛大祭」的美称。

若正方形的边长为1,对角线的长度不能用分数来表示。整数构成的分数是有理数,不能写作整数与整数比的数称为无理数。无理数的存在是毕氏学派首先发现,也是数学史上重要的里程碑。

你知道吗?历史上关于毕氏定理的证明,超过四百种方法喔!

三国时代的数学家赵爽注释「周髀算经」时给的证明:「弦实」:以弦为边的大正方形面积「朱实」:四个直角三角形的面积和「黄实」:中间围起来的小方块面积「弦实」-「朱实」-「黄实」

数学家刘徽的证明,叫做「出入相补法」:简单的说,就是剪贴证明法,他把勾股为边的正方形上的某些区域剪下来(出),移到以弦为边的正方形的空白区域内(入),结果刚好填满,完全用图解法就解决了问题。-「黄实」

3
阿基米德杠杆原理

阿基米德说:『给我一个支点,我就可以移动地球!』,希腊国王要求他证明,他便借了一艘大船,他运用杠杆原理以及滑轮巧妙地组合机械,船载满乘客及货物后,阿基米德让国王用手轻轻的拉一条绳子,大船就直线前进了。国王很是惊讶与佩服并立即宣佈:「从现在起,阿基米德说的话我们都要相信。」

阿基米德的成就,除杠杆原理外,还有著名的浮力原理─「物体在液体中的浮力等於它所排开的液体重量」。他也是杰出的数学家,著有《圆的量度》《拋物线的求积》《论螺线》《论球和圆柱》《论劈锥曲面体和球体》《数沙术》《论平板的平衡》等书。阿基米德最得意的杰作是导出圆柱内切球体的体积是圆柱体积的2/3倍,这个图形就刻在他的墓碑上。

4
纳皮尔指数与对数关系公式

纳皮尔原是一位苏格兰的修道士,业余研究数学,他为寻求球面三角计算的简便方法,经20年的努力,创造出对数的关念,出版了《奇妙的对数表的描述》一书。天文学家刻卜勒利用他的对数表简化了行星轨道的复杂计算。「对数」被誉为「用缩短计算时间而使天文学家延长寿命」,也对整个科学的发展起了重要作用。

纳皮尔运用对数设计了所谓的「纳皮尔的骨头」的计算器,用数字木棒的排列来计算。十年后,威廉奥特运用对数设计了称为「计算尺」的器具,成为往后350年工程师都会用到的工具。

你知道纳皮尔花了多少时间来建构整个对数表吗?请注意这是发生在十六世纪末、十七世纪初的事情,所有的计算,只能利用纸笔一项一项慢慢地算,此纳皮尔整整花了二十年的时间建立他的对数表,简直是匪夷所思吧!

试著想像一下二十年之间,每天都在重复做同类型的繁琐计算,这种乏味的日子绝不是一般人能忍受的,但纳皮尔熬过来了,而他的辛苦也得到了报偿对数受到了热切的欢迎。

5
牛顿万有引力定律

任何两件物体会因质量而互相吸引,吸力大小与质量成正比,与距离的平方成反比。

牛顿小时候并不聪明,功课也不好,身体差、性格沉默又爱做白日梦,他的超人才智竟然是被一个野蛮的同学踢了一脚而唤醒的!牛顿决心发奋,誓言在功课上超越他,结果他不单在学校中名列前茅,18岁时便考进剑桥大学。

牛顿24岁时,伦敦发生流行病,他便返回故乡,在一年半的时间里有了三个非凡的创见,发明「微积分」,发现「万有引力」,发现「光分七色」。1681年出版《自然哲学的数学原理》,总结出万有引力定律,并提出三大运动定律,建立了古典力学的基本体系,被誉为最伟大的科学著作。牛顿十分谦虚,他说:「如果我看得比较远,是因为我站在巨人的肩上。」

有人说,没有哈雷,就没有《自然哲学的数学原理》这本改变历史的书,这话一点也不假。哈雷想尽办法、好说歹说才让牛顿同意写书,皇家学会也同意出版,却因濒临破产无法印刷,哈雷于是自掏腰包,所有出版庶务都一手包办,和印刷商周旋、校订、验算数据和审图。靠哈雷的鼓励与努力《自然哲学的数学原理》一书才有机会呈现在世人眼前。

6
麦克斯韦电磁方程组

马克斯威尔用数学式子概括一切电磁现象,并预言:1.电场及磁场的波以光速在空间传递,2.光为电磁波的一种。这是无线广播的理论基础,因此被称为「无线电之父」。23年后,赫兹证实马克斯威尔的预测创造出无线电波,开啟了无线电时代。这发现,也是爱因斯坦狭义相对论的重要背景。

1865年马克斯威尔预测电磁波辐射传播的存在,将库伦、安培、法拉第的研究结果整理成四个电磁场理论的数学式,这个理论提供了连续性的电的流动。1887年德国科学家赫兹(Hertz)实验证明出电磁波。马克斯威尔的理论将电学与磁学统合成一体。

爱因斯坦:「马克斯威尔的工作是自牛顿以来,物理学上影响最深远与丰硕的工作。」

电磁波包含有长波、无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X光线、射线等。

7
爱因斯坦质能关系式

爱因斯坦小时候发育比较慢,三岁才开始讲话,被人认为是反应迟钝的孩子,他五岁的时候,父亲给他一个罗盘,他被罗盘针永远指同一方向的神奇性质吸引住了。他后来回忆当时的感觉是:「在真正事物的背后,必定隐含若干真理。」

1905年是爱因斯坦「神奇的一年」,26岁的他发表了四篇最富创造性的伟大论文,使他获得博士学位、1921年诺贝尔奖、并创立狭义相对论。相对论推论的结果真是匪夷所思,令人不敢置信,可是后来都证实了。现在我们经常听到的黑洞、时光旅行、空间弯曲等等好像是科幻名词,可都是相对论所推导来的哦!

令爱因斯坦最感后悔的是,在1939年他写了一封信给美国总统罗斯福,促成原子弹的研究,因此与罗素合作,极力向世人呼吁禁止核子武器的开发和使用。

8
德布罗意公式

德布罗意本来是学历史的,受数学家庞加莱的影响而改学科学。1924年他在博士论文中提出「物质波」的概念,轰动全世界,他认为任何实物、粒子都同时具有波与粒子二种性质,还运用爱因斯坦的相对论,导出物质波波长的公式。他的看法后来被戴维森的实验证实。而物质波的概念也为波动力学的发展提供了重要的理论基础。

当德布罗意的论文发表后,爱因斯坦惊叹不已称道:「瞧瞧吧,看来疯狂,可真是站得住脚呢!他揭开了一幅大幕的一角」。也惊动了老一辈物理学家:「这些青年人认为,拋弃物理学中老的概念简直易如反掌!」

量子力学不仅是理论物理学,也是科学哲学研究的范畴,甚至影响了我们日常生活中的一些基本假定。量子力学有三个革命性的概念。第一个就是德布罗意的波、粒二重性─在微观世界裡,很多东西具有波动和粒子双重的特性。第二个是说所有的物理事实都只具有或然性,而没有必然性。

与古典物理学认为事件有确实性和可决定性相反。第三个是海森堡的测不准原理─测量粒子时,我们不能同时确切地知道粒子的位置和速度。若我们测量到粒子的位置越准确,则所知的速度越不准确,反之亦然。它们推翻了人们对物理学上一些假定的认知。

9
玻尔兹曼公式

用牛顿力学来解释物体内每一个分子的运动,实际上是不可能的,波兹曼用统计的观念,只考量分子运动排列的机率,来对应到相关物理量的研究,是很难懂,但却是很聪明的办法,对近代物理发展非常非常重要。

1854年德国的科学家克劳宙斯(Clausius)首先引进了「熵(Entropy)」的概念。熵是表示杂乱程度的一个量。这个量在可逆过程不会变化,在不可逆过程会变大。像懒虫的房间,若没有人替他收拾打扫,房间只会杂乱下去,决不会自然变得整齐。

熵的变化,具体来说,等于用绝对温度除热量变化的商。熵是希腊语「变化」的意思。生物也离不开「熵增大的法则」,生物需要从体外吸收负的熵来抵消熵的增大。

10
齐奥尔科夫斯基公式

希欧考夫斯基是自学成功的,他本来是中学教师,有一次在教室里向学生大谈天象奥秘,引起一位参观的物理学家的注意,从此天才被发掘,引导俄国科学界放眼太空。后来,他对一群科学家说,只要大家努力,俄人将第一个走出地球,他的话成为事实,他也被称为俄国火箭之父。

1895年他在科幻著作《地球与天空的梦想》中提出了用多节、液态火箭来脱离地球的想法。1903年在论文中说明将火箭用于星际交通的可能性,并提出太空航行火箭的设计原理。1957年他的梦想成真。

1957年苏联发射第一颗人造卫星,揭开太空时代的序幕,1961年送出第一位太空人-盖加林,赢了太空竞赛的第一役,美国在1969年送阿姆斯壮踏上月球,扳回一城。

他著重钻研中国古代火箭技术,请人翻译明末及清初的军事著作参考,尤其对《武备志》最感兴趣。当时中国已拥有近三十种军用火箭,“神机火龙箭”或“火龙出水”之类的武器令他著迷,他产生了更多的梦想和灵感,不久写成《地球与天空的梦想》一书。

(0)

相关推荐

  • UC头条:世界因数学而改变

    1971年尼加拉瓜发行了十张一套题为"改变世界面貌的十个数学公式"邮票,由一些著名数学家选出十个以世界发展极有影响的公式来表彰.其实不难发现选出的"数学公式"很 ...

  • 中考必备 | 初中三年最全数学公式定理总结!

    专业的初中数学学习平台 每天17:00不见不散 在初中数学的考试当中,解所有题型都需要用到公式,公式的重要性不言而喻! 为了更好的帮助孩子们记住初中数学常用的公式.定理,在此好教师给大家总结了初中三年 ...

  • 一家10口乘车出行,半路上汽车遭遇车祸全家人都不幸身亡

    谁也不知道意外会什么时候发生.近日,印度一个家庭的10名成员乘车出行,没想到半路上汽车遭遇车祸,和一辆超速行驶的卡车相撞导致全家人都不幸身亡,死者中包括一名儿童. 据印度媒体6月16日报道,这一悲剧发 ...

  • 被印在人民币上的大好河山,你都游览过吗

    迄今为止,我国一共发行了5套人民币,这些钱币在担负商品媒介职能的同时,背后还印上了祖国的大好河山,这些风景区你都游览过吗? 长江三峡 长江三峡西起重庆市奉节县白帝城,东至湖北宜昌市南津关,全长193千 ...

  • 史上最伟大的发明 青霉素改变了世界

    众所周知,现代世界的文明和一些伟大的发明是分不开的,早前中国古代四大发明是什么,对人类的生活产生了影响,新的事物在改变这个世界,看看史上最伟大的发明有哪些? 10.印刷术 印刷术是中国古代劳动人民的四 ...

  • 她把又旧又丑的杯子粘上这个,美得都不敢拿来喝水,连勺子也不放过!(附教程)

    几元钱的杯子太普通了,有没有办法让它身价倍增?在杯子上粘上各种可爱的软陶小动物还有Q萌的小人物,一只又旧又丑的杯子立马变得像一个瓷器精品,朋友见到都争抢着要了! 送朋友礼物时不用想破脑子,买只普通的杯 ...

  • 邮票上的今天 | 10月1日 中华人民共和国开国纪念

    1949年10月1日下午3时正,在北京天安门广场隆重举行了庆祝中华人民共和国中央人民政府成立典礼.三十万军民参加这一旷世盛典.毛泽东主席在天安门城楼上宣布中华人民共和国中央人民政府成立,并亲自开动电钮 ...

  • 第1248期 中国邮票设计师之家|本周三(10.27)北京冬奥会邮票邮品设计师线上见面会与您相约

    张维 张维先生,资深设计师.品牌管理专家.北京2008年奥运会形象景观设计师,北京2022年冬奥会品牌.形象和赛事景观设计师,形象景观经理. 2002年毕业于清华大学美术学院视觉传达设计专业.作为参与 ...

  • 邮票上的那些母亲

    听妈妈的话 周杰伦 为女本柔,为母则刚. 又到了一年的"母亲节",那么小编就为各位盘点一下邮票上的那些母亲. 母亲节,是一个感谢母亲的节日.要说道中国邮票上岁数最大"母亲 ...

  • 邮票上的史前岩画(十二)纳米比亚•推菲尔泉岩画

    在纳米比亚中心西北部半沙漠地带有一个相对遥远而封闭的峡谷,那里积聚了南部非洲壮观的岩石雕刻遗迹-推菲尔泉岩画,迄今为止已记载有两千多幅图画,连贯.广泛.高质量地记录了几千年前这块土地与狩猎采集者社区相 ...

  • 这台印在人民币上的车床,你用过吗?

    来源:新华视点.机加小诸葛(作者:王工) 金属加工 03:30 / 03:30 什么样的车床 能被印在第三套两元面值人民币上? 答案是-- 中国人自己生产的第一台普通车床 车床是机床的一种 机床则被誉 ...