8个最美的数学物理方程,你见过几个?
上面的方程是爱因斯坦在1915年提出的,作为他开创性的广义相对论的一部分。该理论通过将引力描述为空间和时间结构的扭曲,彻底改变了科学家对引力的理解。
太空望远镜科学研究所的天体物理学家马里奥·里维奥说:“用这样一个数学方程来描述时空,这对我来说仍然很神奇。”
方程的右边描述了我们宇宙的能量含量,左边描述了时空的几何结构。这个等式反映了这样一个事实:在爱因斯坦的广义相对论中,质量和能量决定了几何形状,同时也决定了曲率,这就是我们所说的引力的表现形式。
标准模型
标准模型是物理学的另一个主导理论,它描述了目前被认为构成我们宇宙的基本粒子的集合。
该理论可以封装在一个名为标准拉格朗日模型的主方程中。除了引力,它成功地描述了我们迄今为止在实验室观察到的所有基本粒子和力。它完全符合量子力学和狭义相对论。然而,标准模型理论还没有与广义相对论统一起来,这就是它不能描述引力的原因。
微积分
前两个方程描述了我们宇宙的特定方面,这个方程可以应用于各种情况。微积分的基本定理构成了微积分这一数学方法的主干,并把它的两个主要思想,积分概念和导数概念联系起来。
微积分的萌芽始于古代,但大部分是在17世纪由艾萨克·牛顿提出的。牛顿用微积分来描述行星围绕太阳的运动。
狭义相对论
爱因斯坦用他的狭义相对论公式再次上榜。狭义相对论描述了时间和空间不是绝对的概念,而是相对的,取决于观察者的相对速度。上面的等式表明,一个人在任何方向上移动的速度越快,时间就会膨胀或减慢。
这个公式真的非常简洁,但它所体现的是一种全新的看待世界的方式,一种对现实的整体态度以及我们与现实的关系。突然间,一成不变的宇宙被一扫而光,取而代之的是一个与你所观察到的事物相关的个人世界。
欧拉方程
这个简单的公式概括了多面体的本质:如果你将球体的表面切割成有面、边和顶点的多面体,并让F为面数,E为边数,V为顶点数,你将始终得到V–E+F=2。
以一个四面体为例,它由四个三角形、六条边和四个顶点组成。所以从这个意义上说,一个球体可以被切割成四个面、六条边和四个顶点。
欧拉-拉格朗日方程和诺特定理
这些都很抽象,但却有着惊人的力量。最酷的是,这种思考物理学的方式在物理学的一些重大革命中幸存了下来。
这里L代表拉格朗日量,拉格朗日量是物理系统中能量的量度比如弹簧、杠杆或基本粒子。解出这个等式,你就知道系统将如何随时间演变。
拉格朗日方程的一个分支被称为诺特定理,以20世纪德国数学家埃米·诺特的名字命名。这个定理是物理学和对称性的基础。通俗地说,这个定理是这样的:如果你的系统是对称的,那么就有一个相应的守恒定律。例如,物理学的基本定律今天和明天是一样的,物理定律在这里和在外层空间是一样的。
卡兰-西曼齐克方程
该方程有许多应用,允许物理学家估计组成原子核的质子和中子的质量和大小。基础物理学告诉我们,两个物体之间的引力和电磁力与它们之间距离的平方成反比。在简单的层面上,把质子和中子结合在一起形成原子核、把夸克结合在一起形成质子和中子的强大核力也是如此。然而,微小的量子涨落可以轻微地改变力对距离的依赖,这对强核力具有戏剧性的影响。
科学家说:“它阻止了这种力在长距离内减弱,并导致它捕获夸克,并将它们结合起来形成我们世界的质子和中子。卡兰-西曼齐克方程所做的是将这种戏剧性的、难以计算的效应与更微妙但更容易计算的效应联系起来,这种效应在距离大约等于一个质子时很重要,而当距离远小于一个质子时,可以测得这种效应。”
极小曲面方程
威廉姆斯学院的数学家弗兰克·摩根说:“极小曲面方程在某种程度上编码了美丽的肥皂薄膜,当你把它们浸在肥皂水中时,它们就会在边界上形成。”事实上,这个方程是“非线性”的,包括幂和导数的乘积,这是肥皂膜令人惊讶的编码行为的数学暗示。这与我们更熟悉的线性偏微分方程形成了对比,比如热方程、波动方程和量子物理学中的薛定谔方程。
怎样学好物理的方法
三、分析与综合能力:要能够做到独立分析、研究遇到的问题,搞清楚物理过程、物理状态、物理情境等;要能把一个复杂的物理问题化解为几个较简单的问题,并能找出其间联系;能找到解决问题的方法,并且运用所学物理知识综合解答问题。四、应用数学知识处理物理问题的能力:学好物理必须能够根据具体问题列出物理...
阿基米德在数学和物理学方面取得了哪些卓越的成就?
他用数学上的穷竭法在古代世界将圆周率的计算精确到了3.140854~3.1428571之间,这是古代世界对圆周率最深入也最合乎科学方法的探讨。在物理学方面,他是力学、流体力学的奠基人。他发现了后来以“阿基米德原理”命名的比重原理,论证和发展了机械学的基本原理,特别是杠杆原理。他曾自豪地说:“给我一个...
《数理方程》这门课的重点在哪?
数学物理方程:适用专业:电子信息科学与技术、应用物理学专业先修课程:大学物理、高等数学、复变函数、场论与向量代数一、课程的教学目标与任务数学物理方程是物理学类、电子信息科学类和通信科学类的重要公共基础课和工具。其主要特色在于数学和物理的紧密结合,将数学方法应用于实际的物理和交叉科学的具体...
请高手做一个题目,关于数学物理方法的!要有解答过程,谢谢——
这个就是复数的概念:复数的极坐标表示:对z=x + i * y,有:z=p * e^φ,其中p=√(x^2+y^2),φ=arctan(y\/x)复数的三角函数表示:对z=x + i * y,有:z=p * ( cosφ + i * sinφ),其中p=√(x^2+y^2),φ=arcta*n(y\/x)上面的就是定义,然后直接先证明(2)式...
欧拉对数学的贡献有哪些﹖
欧拉的《微分学原理》和《积分学原理》二书对当时的微积分方法作了最详尽、最有系统的解说,他以其众多的发现丰富可无穷小分析的这两个分支。8.微分方程 《积分原理》还展示了欧拉在常微分方程和偏方程理论方面的众多发现。他和其他数学家在解决力学、物理问题的过程中创立了微分方程这门学科。在常...
在自然科学的发展中,数学和物理哪一个更为重要?
在自然科学发展过程中,物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科,而数学是是研究数量、结构、变化、空间以及信息等概念的一门学科。对于一个大学理工科的学生来说,除了自己的专业课之外,数学是一门必修而且必须精通的一门课程。对于一名数学专业的学生或者数学家来说,数学本身就是一门独立的自然科学。 因此...
世界公认的三大物理学家
艾萨克·牛顿简介:艾萨克·牛顿(1643年1月4日—1727年3月31日),爵士,英国皇家学会会长,英国著名的物理学家、数学家,百科全书式的“全才”,著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。他在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理...
如何学好物理
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怎样解题初中数学物理化学解题方法与技巧平
怎样解题初中数学物理化学解题方法与技巧平 我来答 1个回答 #热议# 职场上受委屈要不要为自己解释?新野旁观者 2018-11-18 · TA获得超过77.6万个赞 知道顶级答主 回答量:16.2万 采纳率:95% 帮助的人:2.7亿 我也去答题访问个人页 展开全部 考试前,尤其是面临重要考试时,老师都会谆谆告诫...
理论物理在哪些方面促进了数学的发展?
牛顿通过对哥白尼到伽利略这些近代思想家的学说总结和继承,开创性地建立了一整套逻辑严密的理论体系,开始了物理学史上的第一个新纪元。牛顿建立了经典的绝对时空观,提出了关于力的三大定律,揭示了光的颜色之谜,他发展了微积分等强有力的数学手段对物理问题进行严密的逻辑推理分析,自己制作望远镜和三...
剧管二甲: 我是学偏拓扑和几何方向的,说一点这个方向的吧.关于Euler char的各种公式.最初等最容易理解的就是Euler formula,凸多面体的V+F-E=2,环面的V+F-E=0……而升级版本的Euler char是个联系拓扑几何的超级不变量,定义是同调群的Betti ...
城关区19620408874: 物理学史上最美的公式有哪些 - ?
剧管二甲: 你好! 麦克斯韦方程组算得上最美公式.一个方程组就概括了电磁学,并且该方程组简洁对称. 望采纳,谢谢!
城关区19620408874: 问一下最美的十大数学公式是什么?有点急,打心底谢谢各位了3a - ?
剧管二甲: No.10 圆的周长公式(The Length of the Circumference of a Circle) No.9 傅立叶变换(The Fourier Transform) No.8 德布罗意方程组(The de Broglie Relations) No.7 1+1=2 No.6 薛定谔方程(The Schrödinger Equation) No.5 质能方程(...
城关区19620408874: 什么是世界上最美的数学方程??
剧管二甲: 有人认为是欧拉公式:e^(i*θ)=Cos[θ]+i*Sin[θ],还有人认为是高斯的二次互反率,高斯本人称之为"黄金定律"我本人认为最强大,最有力的是:牛顿莱布尼茨公式,也就是微积分基本公式.
城关区19620408874: 世上最伟大的十个公式,如果没有上帝,怎么解释如此完美的方程 - ?
剧管二甲: 创造宇宙万物就是为了地球2012年1月11日《参考消息》第7版转载【英国《新科学家》周刊网站1月8日报道】文章:科学家认定暗物质是某种更加奇异的、新的理论粒子.暗物质(包括暗能量)被认为是宇宙研究中最具挑战性的课题,它代表...
城关区19620408874: 现今最完美的数学公式? - ?
剧管二甲: e^πi+1=0 【π=Pi】 虽然我不敢肯定她是世界上“最伟大公式"的公式,但是我可以肯定她是最美的数学公式之一. 理由如下: 1.自然界的 e 含于其中. 自然对数的底,大到飞船的速度,小至蜗牛的螺线,谁能够离开它? 2.最重要的常数 π ...
城关区19620408874: 什么是世上最美的数学方程式 - ?
剧管二甲: 欧拉公式: e的(i/π)次方+1=0
城关区19620408874: 电转换为热量计算公式 - ?
剧管二甲: Q=I²Rt,焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律. 内容是:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比.焦耳定律数学表达式:Q=I²Rt;对于纯电阻电路可推导出:Q=W=Pt;...
城关区19620408874: 什么是世上最美的数学方程式??
剧管二甲: 欧拉恒等式是指下列的关系式: eiπ + 1 = 0 其中e是自然指数的底,i是虚数单位,π是圆周率. 这条恒等式第一次出现於1748年欧拉在洛桑出版的书Introductio.这是复分析的欧拉公式的特例:对任何实数x, eix = cosx + isinx 作代入x = π即给出恒等式. 理查德·费曼称这恒等式为「数学最奇妙的公式」,因为它把5个最基本的数学常数简洁地连系起来.
城关区19620408874: 数学家的表白,数学也可以那么美那么浪漫 - ?
剧管二甲: 情书.即使是在现代,情书仍是人们表达爱意的最好的方式之一.既富有浪漫气息,又能含蓄内涵的表达自己的情感.适合于不是特别外向也不是特别内向的人.也适合很多体. 花.很少有女孩子不喜欢花.花既能给人美丽的感觉,又能芳香和...