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揭秘数学奇才:欧拉公式的神秘魅力及其深远影响

发布时间:2024-10-19浏览:34

很多朋友对于揭秘数学奇才:欧拉公式的神秘魅力及其深远影响和不太懂,今天就由小编来为大家分享,希望可以帮助到大家,下面一起来看看吧!

,尤其是欧拉那非凡的数学技巧,让人叹为观止,至今无人能超越。

人们常说数学界的三大高峰:欧拉、高斯和黎曼。其中,欧拉的数学技巧无与伦比;高斯的数学才能绝无仅有;而黎曼的数学灵感,足够让其他数学家忙碌几百年。

关于欧拉到底有多厉害,知乎一个最高票答案这样说:

这种人,只需要说生平。

9岁,把牛顿的《自然哲学的数学原理》看完了。

13岁,考入名校巴塞尔大学,同时修六个专业(哲学、法学、数学、神学、希伯来语、希腊语)

15岁,本科毕业。

16岁,硕士毕业。

19岁,博士毕业,博士毕业论文是一片物理论文。

20岁,参加建筑大赛,只拿到第二。欧拉很生气,觉得就算他没怎么认真比也不能被超越,然后接下来12年连得12个冠军,终于心满意得的不比了。

还是20岁,著名数学家伯努利邀请他去俄国。欧拉说去就要当皇家科学院院长,然后伯努利就把生理学院长让给他了。在这期间,欧拉公式。

27岁,发明了以下符号:f(x)、sin、cos,tan。

28岁,花费三天找出计算彗星轨道方法。然后,不幸的事,右眼失明。

29岁,《力学,或解析地叙述运动的理论》出版,提出诸如质点的概念、在运动学中引入矢量。

32岁,出版音乐著作。新学科:空气动力学、流体动力学。

59岁,因为医疗事故,左眼失明。完全失明后,因为熟知所有数学公式、能够心算高等数学,写出400多篇论文,新学科:刚体力学、分析力学。

64岁,因家中失火,大部分研究被焚毁。

76岁,在说完他自己要离世后,倒地去世。

补充:

1、欧拉还曾发现过这样几个学科:弹道学、分析力学、拓扑学,欧拉还是一名制图学家。

2、欧拉没被焚毁的一小部分论文,后世科学家整理了150+年,有886篇论文。

我们再来看看欧拉究竟有哪些以小见大有超凡想象的过人之处:

一、欧拉那超凡的心算能力

有一次,欧拉的两个学生,对一个复杂级数求和的第五十多位起了争执,然后欧拉仅凭心算,

就判断了谁对谁错。

上面一个例子,如何你怀疑真实性,那么下面一个,是世界公认的:

在没有计算机的年代,梅森素数的寻找是相当困难的,在1588年意大利数学家卡塔尔迪(15

48-1626),找到了第六个和第七个梅森素数M17和M19之后,两百多年没有任何进展;直

到 1772年,欧拉在双目失明的情况下,仅靠心算得到了第八个梅森素数M31,是当时世界上

已知的最大素数。

这里绝不仅仅像“某某大脑”里面,一些只会速算的人,欧拉那超凡的心算能力,只不过是他

众多才能中一个而已,相对于他的数学才能,心算能力只是辅助。

二、当之无愧的数学英雄

1735年,天文学家遇到一个棘手的天文学问题,几个月都得不到解决;直到他们去请教欧拉

,欧拉专研了三天,把这个问题解决了。不过也因此右眼恶化,最终失明。这时候,欧拉才28岁。

三、数学能力

欧拉的老师,也是一位大名鼎鼎的数学家——约翰·伯努利。约翰·伯努利有两个儿子,也是著

名的科学家——哥哥:尼古拉斯·伯努利;弟弟:丹尼尔·伯努利。

在1722年,哥德巴赫意识到,阶乘函数(n!) 或许可以延拓到整个实数域,但是他无法得到

延拓后的函数,于是他写信给伯努利兄弟,也没有得到解决。

因为欧拉和伯努利家族联系紧密,所以欧拉也得知了这个问题,欧拉使用丹尼尔·伯努利发明

的无穷插值法,完美地得到了阶乘函数全实数表达式——即伽玛函数。

此时的欧拉,只有22岁,也是这时,欧拉结识了哥德巴赫,并和他成为一生的好友。

还有个故事,大家知道费马大定理吧,应该知道费马这个名字。费马是个律师,比较喜欢数学,没事喜欢提一些想法,写在手稿里,并且说自己证明了,但是地方不够,就没写出来。

费马曾经提出过一个猜想:n=正整数时,2^(2^n)+1是个质数

比如:n=1时,2^2+1=5,质数

n=2时,2^4+1=17,质数

n=3时,2^8+1=257,质数

n=4时,2^16+1=65537,质数

之后数学家就拼了命证明,50年都没人证明出来。

50年后,欧拉来了,他证明了费马的猜想是错误的。

那么他如何证明的呢?

欧拉又算了一个数,n=5,结果发现这个数不是质数,于是他证明了费马错了。

四、一举成名

最终让欧拉登上世界舞台的,是一个世纪难题的解决——巴塞尔级数问题

巴赛尔级数1+1/4+1/9+1/16+1/25+……=?

在1650年被提出,期间无数数学家研究过,都没有得到解决,举个例子:

莱布尼兹厉害吧!微积分的发明者之一,我们现在学习沿用的微积分概念基本,就是莱布尼茨

发明的,他对级数的操控,几乎可以说是随心应手,甚至对他的朋友惠更斯宣称:对于任何收

敛的无穷级数,只要其中各项遵循一定规律,那么我就能求出和来。

然后1673年,莱布尼茨遇到了英国数学家佩尔(1611-1685),佩尔用巴塞尔级数,一下就

把这个血气方刚的莱布尼茨镇住了,莱布尼茨苦思一整天,最终不得不认输!

可是在1734年,27岁的欧拉,突然就把这个问题解决了!

而欧拉使用的方法非常巧妙,仅仅用到了简单的两个数学知识,简单到一位数学不错的中学生

都能看懂,相当于:这个级数展开很初等吧!这个根与系数的关系是初中知识吧!唉——合起

来,这个世界难题就解决了!

如果莱布尼兹还在的话,看到这个证明,不知道他会作何感受!

五、超凡的贡献

欧拉是最多产的数学家之一,而且基本都是高质量的数学成果。

在1909年,瑞士自然科学联合会,开始着手收集欧拉的手稿和论文,刚开始预计要60-80卷

才能将其收录,这项工作由全世界许多个人和团体资助下进行,不过他们后来在圣彼得堡又发

现欧拉的大量手稿,导致原先的预算经费不够而临时终止。而且这些资料,将近一半都是欧拉在双目失明下仅凭心算和口述,然后他的大儿子笔录完成才得以留下来的。

最终整理欧拉的著作,圣彼得堡科学院花了整整四十七年。

六、失明的欧拉

1766年,欧拉双眼完全失明;在1771年,彼得堡的大火灾殃及欧拉住宅,有幸的是欧拉被人

及时救出,可是他前半生的著作,几乎全部化为灰烬,但是欧拉并未灰心。在接下来的十多年里,双眼彻底失明的欧拉,由他口述,他大儿子笔录的方式,重新写下了被大火夺走的数学研究,而且他一生超过一半的数学著作,都是在他双目失明后创作的!其中还包括分析力学和刚体力学两大学科!

七、非凡的人格魅力

欧拉的人格魅力是令人敬佩的,以至于得到皇室无偿的资金支持,比如在大火后,女皇无偿地

补偿了欧拉的经济损失。

欧拉有位学生,也是大名鼎鼎的数学家——拉格朗日。

拉格朗日利用变分法,解决了等周问题,然后请教他的老师欧拉,欧拉给与了高度赞扬,并在

1759年10月2日的回信中,鼓励他把这个发现发表出来。

其实,这时的欧拉,已经研究这个问题很久了,并得到了这个问题的完美解法,但他还是非常

谦让地,把这个发现让给了拉格朗日,使得拉格朗日赢得了巨大的声誉,后来欧拉发现拉格朗

日的证明方法和自己的不一样,所以欧拉才把他的发现方法公布出来。

八、物理学的意外发现

超弦理论是目前非常前沿的理论,然而他的起源离不开欧拉,在1969年,物理学家Gabriele

Veneziano,在欧拉的一本著作中,注意到了一个函数(欧拉B函数),可以用来描述强作用

力。后来物理学家Leonard Susskind发现,这一函数延伸出来的物理图像,是'可扭曲有弹性的线段',并在后来发展成了'超弦理论'。

这样的例子数不胜数,比如还有:所有自然数之和在量子力学中的应用,素数的欧拉乘积式,

复变函数的欧拉公式,调和级数的欧拉常数,自然对数也叫欧拉常数,三角函数的定义,流体

力学的欧拉方程,天文学天体轨道的数值计算,数论中的欧拉公式,拓扑学欧拉方程等等。

每个贡献都是非凡的,随便拿一个出来,都可以让另外一位数学家名留青史,然而,这些都是

欧拉一个人的贡献。

用户评论

孤岛晴空

终于有人来好好科普一下欧拉,数学竞赛里经常见到他的名字!

    有8位网友表示赞同!

恰十年

听起来就很玄乎的样子,好像是个特别厉害的数学家。

    有6位网友表示赞同!

暮染轻纱

我记得小学学过欧拉公式,感觉好抽象啊!这种游戏能把复杂的公式变得有趣吗?

    有18位网友表示赞同!

百合的盛世恋

希望不是纯文字游戏,我还想看点炫酷的数字和图形!

    有9位网友表示赞同!

莫名的青春

这游戏会不会玩起来很难受?要考试的那种累脑子?

    有14位网友表示赞同!

旧爱剩女

我一直对数学没什么天赋,也不知道这个欧拉有多厉害。

    有14位网友表示赞同!

淡抹丶悲伤

如果能把欧拉公式应用到游戏中,应该会很新鲜吧!

    有14位网友表示赞同!

ゞ香草可樂ゞ草莓布丁

期待看到游戏的画面和玩法,会不会结合一些故事元素呢?

    有14位网友表示赞同!

龙吟凤

我数学不是很好,但感觉欧拉定理蛮有意思的。

    有7位网友表示赞同!

秒淘你心窝

这种游戏适合热爱数学的人玩吧,对我不太有吸引力啊!

    有19位网友表示赞同!

苏莫晨

如果游戏难度适中,我觉得可以挑战一下,顺便学习点知识!

    有17位网友表示赞同!

陌颜幽梦

这个标题写的挺抓人眼球,让我很好奇这游戏里欧拉是怎么个厉害法?

    有5位网友表示赞同!

各自安好ぃ

我喜欢研究数学规律,这种游戏应该很有趣。

    有20位网友表示赞同!

那伤。眞美

感觉游戏的开发人员对数学很有热诚,我很期待他们的作品!

    有13位网友表示赞同!

她的风骚姿势我学不来

希望能设计一些更互动性的玩法,例如解谜或建造等等!

    有16位网友表示赞同!

青衫故人

如果能加入多人合作模式,我觉得游戏体验会更好!

    有6位网友表示赞同!

失心疯i

期待这个游戏中欧拉的各种应用,会不会有出乎意料的设计?

    有14位网友表示赞同!

墨染殇雪

我很好奇这种结合数学和游戏的形式,会不会成为未来的趋势?

    有8位网友表示赞同!

你tm的滚

这个游戏看起来挺新颖的,我会关注一下!

    有15位网友表示赞同!

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