数学界竟然也有选美大赛:最美参赛者曝光,颜值碾压所有选手,还迷倒了无数“老司机”....

美,是检验数学的

唯一标准

英国数学家哈代曾经说过这么一句话:“美是检验数学的第一标准,丑陋的数学不可能永存。”

很多人听到这句话的第一反应是:啥?原来数学界也这么注重颜值?

实际上,数学家们在说某个公式“很美”时,不亚于鉴赏家发现一幅绝世名画的喜悦。

2014年,知名英国数学家M.阿提雅(M.Atiyah)用磁共振技术进行了一个实验,结果证实:

数学家对数学产生的美感,与人们对音乐绘画等艺术产生的美感,来源于脑部的同一个区域。

更有趣的是,阿缇雅还找来了16位顶级数学家,提供了60个包含许多领域的数学公式,让数学家们分别评选最美和最丑的公式。

先说最丑的,数学家斯里尼瓦瑟·拉马努金(SrinivasaRamanujan)以无穷级数表达的 1/π,因为复杂得令人费解,被评为最丑的公式:

而数学家们一致评出的最美公式,是发表于1748年的欧拉公式,又称欧拉恒等式:

万万没想到,数学家们都是极简主义者。

事实上,自欧拉公式一诞生,它就如同数学界的掌上明珠,受尽万千宠爱。越是大腕,就越不吝赞美之词:

德国天才数学家高斯说:“一个人第一次看到这个公式而不感到它的魅力,这个人绝不会称为一流的数学家。”

高斯 图片来源:Pinterest

诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼(Richard Feynman)将欧拉公式称为“我们的珍宝”“数学中最非凡的公式”。

理查德·费曼 图片来源:Pinterest

那么,欧拉公式到底美在哪呢?

首先,它包含了自然界中最重要的五个常数:e、i 、π、1,0。

自然数e,它是自然对数的底,大到飞船的速度,小到蜗牛的螺线,都离不开e。

圆周率π,是几何中最为基本的数量,源于世上最完美的平面对称图形,引爆了数字狂热。

最简单的两个实数0和1,是构造群、环、域的基本元素。

甚至,最重要的虚数单位i也在其中。虚数奠定了电子学革命的量子力学的理论基础。

最后,这5个微妙且看似无关的数学符号,又以最简单的加法连接在一起,美妙至极。

每一个美丽精炼的公式背后,都凝集了数学家某个阶段的智慧结晶。

而连接了人类千年数学成果的欧拉公式,他的发明者莱昂哈德·欧拉(Leonhard Euler),更是一个为数学而生的天才。

莱昂哈德·欧拉 图片来源:Wiki

为什么这么说呢?

因为欧拉不仅在几何学、数论、天文数学、微积分等好几个数学的分支领域中都取得了非常出色的成就,此外,他还涉足音乐理论、光学、航海学等研究领域,足以证明他有旷世之才。

印在瑞士纸币上的欧拉 图片来源:Pinterest

话说回欧拉公式的推导,始于18世纪的另一个重要的数学发现——泰勒公式:

欧拉巧妙地将x = iθ代入第一个泰勒展开式,得到了欧拉公式的第一种表达式:e^ix=cosx+i sinx

这时候令x = π,化简,就得到了极简、极美的欧拉恒等式:e^iπ + 1=0。

欧拉公式不仅仅形式优美,还具有巨大的实用价值。

研究交流电时少不了它,信号分析依赖它,研究任何圆周运动免不了用到它,还是量子力学的重要数学工具....几乎所有的数学领域,都有她的倩影出现。

不仅如此,欧拉公式对物理学影响也非常深刻,机械波论、电磁学、波动光学、量子力学等匍匐在她的脚下。

数学,是一切自然的解答,是联结世界的密码,亲吻生化的配平统筹,捧起物理的星河千万。数学的答案或许没有尽头,但欧拉公式作为人类思维的辉煌壮举,将会永远被人类铭记。

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