在自然爱好者的眼中,世界上最美的事物就是高山和流水!
在人文读者眼中,人类历史上最美的东西就是诗歌和歌曲!
在那些把爱情看得高于一切的人眼里,世界上最美丽的事物就是蝴蝶的翩翩起舞。
英国科学杂志《物理世界》曾邀请读者投票选出“最伟大的公式”,从第一到第十名的十个公式分别是:麦克斯韦方程组、欧拉公式、牛顿第二定律、勾股定理、质能方程、薛定谔方程、1+1=2、德布罗意方程、傅里叶变换、圆周率公式。有的公式众所周知,有的公式很简单,有的公式很复杂……
有时,我们对这些方程式感到厌恶,但我们也许没有意识到,我们厌恶的其实是人类的最高智慧!原因在于我们还没有发现它们的伟大之处。
第一名
麦克斯韦方程组
的
麦克斯韦·温纳
现场物理学
题记如果你能看懂这组方程,那么恭喜你,你高数基本不会挂科。如果你能看懂这组方程,并为之震撼高中物理的密度,认为只有上帝才能创造出如此完美的公式,那么恭喜你,你距离成为第一流的科学家已经不远了。因为全世界至少有100位物理学家拜倒在它的脚下。简单来说,这是一组描述电场、磁场、电荷密度、电流密度之间关系的偏微分方程,由两个散度方程和两个旋度方程组成,它们相互耦合,变化方式千差万别。在整体微分几何建立之后,麦克斯韦方程组可以利用外微分形式,表示为一个极其简单的方程。因此,回答麦克斯韦方程组有多少个公式,成为了对一个真正物理学家的考验。
麦克斯韦公式把电磁四大定律融为一体,从此以后,电就是磁,磁就是电。因此,这组方程组是人类历史上史无前例的物理学大统一,也是物理学家们的一剂强心针。以爱因斯坦为首的众多一流物理学家,都追随麦克斯韦的脚步,寻找物理学的大统一。爱因斯坦在奇迹年之后,又孜孜不倦地工作了几十年,试图建立引力场理论,但最终失败了。号称将量子力学与宏观世界联系起来,建立物理学大统一的M理论,至今仍问题重重。
2号
欧拉公式
欧拉的
欧拉
数学领域
铭文上的欧拉,堪称神人,28岁失去右眼,60多岁后完全失明。他遭遇不幸,却也才华横溢,在数学、力学、航海建筑等方面造诣深厚,堪称欧洲历史上最多产的数学家。称18世纪为欧拉世纪,一点也不为过。欧拉心地单纯,正如这个欧拉公式,用最简单的方式传达了世界上几乎所有的数学要素。宇宙飞船的速度、蜗牛的螺旋线,都隐藏着作为自然对数底数的无理数e。隐藏在世界上最完美的平面对称图形中的无理数π,掀起了人们对数字的狂热。0和1这两个最简单的实数,是构造代数的基础,就连最重要的虚数单位i,也在其中。 在欧拉之后的未来,虚数引发了量子力学的理论基础,从而彻底改变了电子学。
3号
牛顿第二定律
定律
牛顿
现场物理学
这个公式的重要性不可估量,它表明人类最伟大的科学家、最后的炼金术士牛顿用F、M、A三个字母建造了古典物理学大厦。牛顿虽然傲慢无情,但我们凡人只能跪在他的脚下,接受他的目光。1666年,以牛顿第二定律为首的一系列成果,开启了人与自然关系的新纪元,自然被他改造成一个可以用数学来衡量的精确系统,某种程度上,连相对论都无法与之相比。从火车进站到火箭起飞,牛顿第二定理公式在应用方面依然是霸主。
4号
勾股定理/毕达哥拉斯定理
获奖者毕达哥拉斯和尚高
数学领域
共同获得铭文奖的还有中国周朝的商皋和古希腊的毕达哥拉斯。商皋只说了这个定理的出现:“斜边为三,直角为四,弦为五”,却没有深究背后的奥秘。作为商皋的后人,我们更要自我反省。而毕达哥拉斯却发现了背后的规律。这位数字原教旨主义者,一位高举“万物皆数”信念的暴君,爱上数学并非是巧舌如簧。勾股定理是人类历史上第一次将数字与几何完美结合,一招制胜,牵一发而动全身。勾股定理在沟通数字与客观世界的同时,也引发了人类历史上第一次数学大危机——无理数√2的发现。
5号
质能方程
大量的-
获胜者阿尔伯特·爱因斯坦
现场物理学
题词 1905年,历史上最有权势的公务员爱因斯坦提出了几种颠覆人类三观的理论。想象力和勇气远高于常人的爱因斯坦声称能量和质量是可以换算的。小小一杯水就能炸掉半座城市。不仅如此,能量和质量的关系超级简单。爱因斯坦曾开玩笑说:“当结论看似简单的时候,那一定是上帝在回答。”这句话无疑打了无神论者爱因斯坦的脸。但换句话说,如果这个公式来自上帝,那么原子弹一定是上帝对人类开的一个玩笑。但这个公式的出现也打开了潘多拉魔盒。全人类在这个公式下颤抖了60年!
6号
薛定谔方程
施罗
获胜者薛定谔
现场物理学
碑文讲的是薛定谔,或许他的猫比他本人还要出名。薛定谔的猫虽然在宏观上成功解释了量子叠加原理的问题,但犹如潘多拉魔盒,引发了平行宇宙等一系列争议,让很多科学家怀疑人生。最后连薛定谔都无法理解薛定谔方程,相当于量子力学的牛顿第二定律。然而,这个公式的主人,却是史上最嚣张的处男,荷尔蒙满满的追女高手。
回到正题高中物理的密度,薛定谔方程颠覆了人类所知道的确定性世界。薛定谔说世界是随机的,这个结论直接挑战了爱因斯坦创立的确定性宇宙观。薛定谔方程为好莱坞大片提供了理论基础,骗取了无数票房收入。到目前为止,量子力学和相对论是对宇宙的不同而同样好的解释。
7号
1+1=2
获奖者?
数学领域
获奖感言:这个公式不需要名字,不需要翻译,不需要解释。这个连三岁小孩都知道的公式,是人类的奇点,它预示着自然数的诞生,引发了持续数千年的数字大爆炸。数学创造的所有基本公理都包含在其中。这个公式的逻辑性并不容易回答。它的导数“1+2=3”引发了困扰人类数百年的哥德巴赫猜想。它从何而来,又将把人类引向何方?人类所有的烦恼,是否也是因为知道1+1=2而引起的?作为数学定律的起源,冠军实至名归。
8号
德布罗意方程
这
德布罗意
现场物理学
题词 你可能不知道德布罗意,但你一定记得高中物理里有个东西叫“波粒二象性”。没错留学之路,波粒二象性就是这个眼神忧郁的家伙提出的。如果说爱因斯坦的质能方程决定了质量和能量之间的关系,那么德布罗意方程则揭示了波长、能量等之间的关系,画出了完美的等号。
与风流韵事众多的爱因斯坦不同,德布罗意终生单身,生活简朴。他还是量子学派主编《德布罗意》的人生偶像——他不争强好胜,写一个方程就能追求世界和平。他的德布罗意方程一出现,让原本争论不休的量子理论大佬们一拍即合,成为现代量子力学的基石之一。
9号
傅里叶变换
这
傅立叶
数学领域
这个公式很多人大概都爱不释手,它不仅折磨了很多数学高手,还虐了丘成桐、陈省身等数学大师。这个公式乍一看就是一个空虚寂寞冷的无聊数学家,整天无所事事,只想虐那个智商低的科学怪人。现在数学系学生最讨厌的人,就包括傅里叶,不过傅里叶说自己很冤枉。因为他之所以想出这个傅里叶变换,主要就是为了让大家更容易社交,更容易找女朋友。这个公式是数字信号处理领域最重要的基础,今天我们能上网,全靠傅里叶两百年前的贡献。
10号
圆周长公式
的的的的
获奖者?
数学领域
题记它为自然界最完美的形状找到了数学表达,同时掀起了全人类的数字狂欢。从祖冲之到欧拉,无数π迷为之着迷。从3.14到3.……,人类对π这2061亿位的精度一直执着追求。在计算力时代,这个原始公式间接成为了计算机计算能力的试金石。但时至今日,π的奥秘仍未被揭开。1965年,英国数学家约翰·沃利斯发现圆周率等于无穷多个分数相乘的乘积。2015年,美国罗彻斯特大学的科学家在氢原子能级的量子力学计算中,发现了与圆周率相同的公式。