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數學歐拉有多厲害

生活 更新时间:2024-08-08 02:02:47

了解圍棋的人都知道,棋手的最高境界就是能夠下出“神之一手”。這并不是一種特定的棋式,而是形容如同神明一樣高明的招法。在下棋的過程中,如果能夠領悟并走出這一步,那麼無論場上局勢多麼惡劣,都足以逆轉乾坤。曾經将圍棋界鬧得沸沸揚揚的阿爾法狗,在神之一手面前也不值一提

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可神之一手出現的概率實在太小,幾乎可以忽略不計,或許隻有億萬次對局中才有可能出現一次。而在我們人類曆史中,也曾出現過這樣一個“神之一手”,他的出現,改變并創造了數學以及整個人類科學的發展。别說是普通人,即便是許多智力超群的科學家在他面前,也隻能感慨他是神明的寵兒

歐拉

歐拉,1707年4月15日出生于瑞士的巴塞爾,1784年于俄國的聖彼得堡中去世。在七十多年的生命曆程之中,歐拉創造出一個又一個奇迹,讓人類對數學有了一個全新的認識。尤其是以我們從小到大學習過的所有數學知識來看,就至少有一半和歐拉有關系。

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也正因如此,歐拉即便到今天依舊被絕大多數人認為是無法超越的“數學之王”,同時也堪稱所有學生的“噩夢”。舉一個簡單的例子,我們小時候都學過“高斯求和”的方程式以及相關拓展式,也就是從一到一百的相關計算。

這種方程式一般都會有一個定值,隻要找到其中的規律,很容易就能夠理解題目并做出解答。可歐拉創造的卻并非如此,其創造的函數、微分、歐拉線以及歐拉定理等等,我們大多都隻是聽說過。

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即便是其中相對比較熟悉的函數,其實也隻不過是歐拉研究的皮毛而已。想象一下,我們高中時期許多無法解答的問題,不過是歐拉大神閑暇時間無聊發明出的“小玩意兒”,這其中的差距,實在是讓人深感絕望。

事實上,在年紀很小的時候,歐拉就已經表現出絕頂的天才和智慧。1716年,年僅9歲的小歐拉就獨自将牛頓編撰的《自然哲學的數學原理》看完。可隻要是了解這本巨著的人都知道,全書共三卷,從“物體的運動”一直到“宇宙的系統”,其複雜程度絕不是普通人能夠想象的。

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如果是沒有經過相關學習就去看這本書,很容易把自己給繞進去,甚至模糊掉原有的認知。别說是小孩子,即便是成年人,也很少有人會挑戰這樣的科學巨著。可想而知,歐拉能夠在9歲讀完這本巨著,其智力究竟有多麼可怕。更讓人沒有想到的是,這僅僅隻是他天才一生的開始

學生時代

當同齡人還在為那個年代的學識而發愁時,13歲的歐拉卻已經考入了巴塞爾大學。在我們現如今這個時代,依舊有不少天才少年在十三四歲的年紀考入大學,這對于天才而言,似乎并不困難。可我們要知道的是,時代的發展是不一樣的。

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現如今人們能夠接受到的知識,能夠得到一定程度的學習理解和學習幫助。可在歐拉那個年代,小時候的學習都遠遠沒有現如今這樣系統。誠然,每一位天才都值得人們敬重,但天才和天才之間,還是有一定差距的,切勿盲目比較。

作為瑞士大學校園中年齡最小的學生,歐拉自然會受到許多人的關注。在這一點上,其實每個國家都一樣。隻不過我們國家著名的天才“方仲永”最終泯然衆人,而歐拉則通過不斷地學習一次又一次地奔向奇迹

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在上學期間,歐拉原本隻是主修哲學和法律而已,可對他而言,這兩門課程實在是太過簡單,每次學習結束以後,自己都還有大量的空餘時間。無奈之下,歐拉隻能将目光放在看起來比較困難的數學上面。為了防止數學也不能滿足自己的期待,歐拉甚至還多選擇神學、外語等課程。

然而讓人沒有想到的是,無論是主修還是選修,都不是歐拉的畢業論文。在僅僅兩年的時間裡面,歐拉完成了六個專業的學習,并隻用一年的時間就考取了博士。當時瑞士大學許多人都在猜想,歐拉究竟會選擇哪一個專業來作為自己的畢業論文。

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結果歐拉提交了自己課餘時間研究的物理,這讓當年瑞士大學不少教授同學震驚無比。“新專業”、“課餘時間”,我們如今在看到這件事情的時候,也隻能感慨人與人之間,确實是無法類比的。

創造數學

值得一提的是,歐拉完成相關博士學業時,年紀僅有19歲。想象一下,現如今絕大多數學生,在這個年紀或許剛剛上大一。不僅如此,歐拉并不滿足于簡單地完成學業,他更希望自己能夠成為大學物理教授

隻可惜,由于傳統觀念的影響,當時的巴塞爾大學并沒有意識到歐拉的重要性,反而以非本專業的學生為由,拒絕了歐拉提交的申請。也正是這個決定,讓原本應該屬于巴塞爾大學的榮耀,最終便宜了俄羅斯聖彼得堡的皇家科學院。

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在這之後,歐拉開始參加各項科學比賽,并對相關科學難題進行深入研究。除了在第一次參賽的時候僅僅隻拿了第二名之外,此後十二年的時間裡面,所有大賽的冠軍,幾乎都被歐拉一人承包。值得一提的是,即便是第一次比賽,歐拉也隻是輸給了當時已經在科學界成名已久的“造船工程之父”皮埃爾·布格

通過一次又一次的比賽,歐拉在名聲大噪的同時,也開始嘗試創造許多新奇的數學符号。像我們現如今學習的圓周率的符号π、函數符号f(x)、三角學符号sin、cos、以及符号Σ等等,都是由歐拉創造。

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不僅如此,在創造這一系列數學符号的同時,歐拉還成功建立了數學和物理之間的聯系。我們在小時候的學習中都知道數學和物理是兩個不同的學科,可如果真的深入了解過數學的人就知道。數學絕對是一切科學的基本,沒有數學的存在,科學根本不可能有任何發展。

舉一個簡單的例子,物理好的人數學不一定好,但數學好的人物理一定不會差,兩者更像是一種從屬關系。從某種意義上來講,歐拉能夠取得如此偉大的成就,主要也是因為他對數學的理解實在是太深刻,所以在學習其他學科知識之時,要遠比其他人更有優勢。

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貢獻

年輕時參加各種各樣的比賽證明自己,這就像武俠小說中初出江湖且身懷絕技的新人去挑戰武林各大門派。到了中年時期,自然也就輪到自己開宗立派了。1748年,歐拉的《無窮分析引論》正式出現在人類視野之中,讓人類對分析、解析以及變量和常量等問題有了新的理解。

事實上,就人類數學發展史來看,18世紀絕對是分水嶺一樣的存在,而歐拉則是整個十八世紀最閃耀的科學家。簡單來說,這就像我們高中生和大學生在解答同一個函數問題的時候,高中有限的知識往往會花費大量思考才能進行作答,可對于大學生而言,這種問題就是最簡單的數據計算。

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根據數據資料顯示,歐拉一生共寫下886本書籍和論文、其中數學部分占據了58%、物理以及力學28%、天文學11%,其餘相關的社會科學則占據了3%。為此,俄羅斯聖彼得堡科學院甚至花費了47年的時間才終于将他的著作整理完成。

令人沒想到的是,這其實還不是歐拉著作的全部。在1771年的時候,歐拉的住所由于受到聖彼得堡火災的影響,導緻所有相關研究全部付之一炬。盡管歐拉通過自己的回憶将一些研究補寫了出來,但依舊有不少研究在烈火中消失不見。對此我們也隻能感慨,或許是神明的阻攔,特意不讓某一個人太過驚世駭俗。

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歐拉公式

既然提到歐拉,那麼作為宇宙第一公式的歐拉公式自然必不可少。這個公式的表達式為e^(ix)=(cos x isin x),除去cosx以及sinx之外,e是自然對數的底,i則是一個虛數單位。

很多人在看到這個關系時的時候,應該都不知道它想表達什麼、證明什麼,或者說它的具體含義是什麼。事實上,正是這個看起來十分簡單的公式,卻将數學中的許多常數聯系在了一起。更可怕的是,在其他所有相關數學的研究中,幾乎都可以找到這個公式的存在

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舉一個簡單的例子,我們如今都能夠計算幾千、幾萬之間的加減法,可1 1=2這件事情有多少人在意過?如果沒有1 1=2作為基礎,那麼成千上萬的加減法都将是空中樓閣,根本經不起任何推敲。在這一點上,歐拉公式便可以算得上是所有科學發展中的“1 1=2”。

我們都聽說過我國數學家陳景潤成功證明出1 2=3的故事,可很多不了解數學的人根本不知道,證明的意義是什麼,為什麼要做這樣的證明。其實這就主要是和皮亞諾公理有一定的關系,我們首先要假設自己從來沒有出現在地球上,對地球上所有相關的數學計算方法都不了解。在這個前提下,我們再去理解這件事情。

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而歐拉公式,其實就是類似的公理。唯一的區别則是,歐拉公式是更深層次上科學研究的基石,兩者處于不一樣的量級。要知道即便是在第三次工業革命以後,許多新型技術的發展和研究争先恐後地出現,卻還是沒能脫離歐拉公式而獨立存在,這更加表明歐拉公式的偉大以及歐拉本人的智慧。

結語

我們實在是難以想象,人類曆史上竟然能夠出現如此偉大的科學家,僅憑一己之力就推動整個人類社會的發展進程。即便是在小說之中,作者在描述某一個天才般的人物時都會有所克制,可歐拉這“開挂”般的人生,完全超過了常人的理解範疇。

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除此以外,我們在看待數學的時候,其實更應該用包容的眼光去看待相關的問題。我們無法理解的計算,或許在數學家眼中卻有着難以言喻的魅力。也正是因為這種計算以及相關問題被提出,并最終被破解,人類社會才得以真正的進步。就這一點上來說,任何一位為數學發展做出突出貢獻的人,都值得我們給予最崇高的敬意。

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