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【原创】改变世界的十个公式

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发表于2016年12月09号 06点 阅读 5476 评论6 点赞0 ©著作权归作者所有

我有一套很有意思的邮票,是尼加拉瓜共和国发行的一套十枚特种票。尼加拉瓜位于中美洲,面积不大,但邮票很出名,不仅品种多,而且设计大气,印刷精美。这套票每一枚下面都有一行西班牙文为“改变世界的十个数学公式”。已经有很多人排过“改变世界的十大名人”、“影响世界的十个发明”等,但却首次见到改变世界十个公式的说法。不过一枚枚细细琢磨,还真觉得选项得当、设计巧妙,是一套值得收藏的邮票。看一遍邮票,仿佛在科学长廊里跟着历史的岁月慢慢前行。让我们一枚枚地欣赏。

       第一枚(10分)是公式1+1=2。当我们的先民需要记数时,先是依靠手指、木棍作加减法,然后中国人用结绳、巴比伦人用锲刻开始了算术的萌芽,埃及人4000年前留在纸草上的加法题被认为是人类最早的数学。邮票上一个埃及人用手指在计算天上鹰的数目,算学提高了人的智力,因此图的背景是人的大脑。

       第二枚(30分)是公式A2+B2=C2。这是有名的几何定理:直角三角形两直角边的平方和等于斜边的平方。邮票上称它为毕达哥拉斯定理,毕氏是公元前5世纪的希腊人,因此图案在圆规的背后画了一座希腊神殿和遗址,表明如此辉煌的希腊建筑是在几何学的指导下才建成的。西方人推崇几何学由此可见,当年帕拉图在他的科学殿堂门上大书:不懂几何者不得入内!其实西方人不知早在公元前11世纪中国的商高就发现了该定理,并把直角三角形的三条边称为勾股弦,如果让我来设计这枚票,我会标为勾股定理,背景用雄伟的阿房宫遗址。

       第三枚(2元)是公式F1X2=F2X2,即力学中的杠杆定理。图中的天平是重臂与力臂相等的情况,杠杆定理是各种省力做功机械的基础,该定理的发现者阿基米德曾说:只要给我一个支点,我就能用杠杆撬动地球。

第四枚(25分)是纳皮尔对数公式eln N=N,定义出了自然对数。纳皮尔(1550-1617)发明的对数被恩格斯誉为十七世纪三大发明之一(另两项为笛卡儿坐标和微积分),对数的发明大大简化了数学计算,尤其是当年遇到的复杂的天文计算。图中是一架六分仪(象限仪的一种),背景中大海的波涛表示是航海应用,六分仪可以测量星体的夹角(图上画了北斗星座)从而算出船的经纬度,原来计算一次需要四五个小时,有了对数表后计算工作量大大下降。

       第五枚(15分)是众所周知的牛顿万有引力公式f=Gm1m2/r2。据说牛顿(1642-1727)

一只苹果落地(邮票图案就是那只苹果)感悟到了地球引力,进而从行星绕日运动规律导出万有引力定律。图中画出了各类星体的运动,天体运动规律无不包含在这只落地苹果的运动规律之中。

       第六枚(2元)是麦克斯韦定律的微分表达式▽2E=K/c2 δ2E/δt2。麦克斯韦(1831-1879)把法拉第发现的电磁感应规律归纳成这个基本数学公式,奠定了电磁学的理论体系,预言了电磁波的存在。以后无线电报、广播通讯、电视信号的发射和接收都是在麦克斯韦定律的指导下实现的。邮票图案画的就是发射塔、无线电波和电视机。

       第七枚(20分)为爱因斯坦的质量与能量转换公式E=mc2。爱因斯坦(1879-1955)把牛顿力学与麦克斯韦电磁学的成果统一并演化为相对论,并发现物质的质量与能量可以相互转化,预言了巨大核能的存在。图案上部为原子弹起爆时巨大的蘑菇云,下部为可控裂变核电站和一个核聚变装置(托卡马克)。

       第八枚(1元)为德布罗意公式λ=h/mv。德布罗意(1892-1987)提出:既然光波具有粒子的性质,那么粒子(如电子、质子)也能像波一样运动,并且导出了上述的粒子波波长的计算公式,奠定了现代量子理论的基础。图上是一架大型电子显微镜,右上角为显微镜下的图像,背景为粒子束产生的衍射波。

       第九枚(40分)为波耳兹曼公式S=k㏒W。统计物理学的奠基人波耳兹曼(1844-1906)发现一个系统的熵S与该系统分子的无序度W的对数成正比,揭示了世界变化在时间上的方向性。波耳兹曼开创的热力学为热机的研发指明了道路。右边是四缸四冲程奥托内燃机示意图,这种将燃料和空气混合压缩后再点火的内燃机的发明具有划时代的意义,开辟了汽车的新时代。

       最后一枚(1元)为齐奥尔科夫斯基定律:v=vc㏑m0/m1。齐奥尔科夫斯基(1857-1935)是俄国火箭飞行的先驱,他发明了多级火箭,并提出了上述火箭飞行过程中速度与火箭质量变化的关系式,因此被称为现代航天之父。画面上是一支正在发射的多级火箭。

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