Время на прочтение: 5 минут(ы)

Nine Mathematical Equations that Changed the World

Гравитационный зонд B вращается вокруг Земли для измерения “пространства-времени”, четырехмерного описания Вселенной, включая высоту, ширину, длину и время. Кредит: НАСА/Общественное достояние

Математические уравнения были величайшим инструментом человечества для объяснения окружающего мира и ключом к расширению наших знаний о Вселенной. И самый важный из них был создан — конечно же — древнегреческим математиком.

Галилей, как известно, заявил, что Вселенная – это “великая книга”, написанная на языке математики.

Самые яркие умы в истории использовали математические уравнения, чтобы заложить основу для того, как мы измеряем и понимаем всю нашу вселенную.

Благодаря тем великим умам, которые внесли свой вклад в написание этой “великой книги”, все гигантские научные достижения человечества привели нас к исследованию новых планет – идея, которая принадлежала научной фантастике всего несколько десятилетий назад.

Согласно Живой науке, следующие математические уравнения сформировали наш мир:

Nine Mathematical Equations that Changed the World

Теорема Пифагора. Общественное достояние

1. Теорема Пифагора

“Все есть число” – таков был девиз пифагорейской школы. Пифагор, один из величайших древнегреческих мыслителей, находился под влиянием вавилонян, которые присваивали числовые значения всему, что их окружало.

Эта древняя теорема, впервые записанная примерно в 570-495 годах до н.э., является фундаментальным принципом евклидовой геометрии и основой для определения расстояния между двумя точками.

Теорема Пифагора резюмируется следующим утверждением: “В прямоугольном треугольнике квадрат гипотенузы равен сумме квадратов двух перпендикулярных сторон”, является

Это может показаться простым уравнением, но теорема греческого философа остается актуальной 2500 лет спустя.

2. Закон Всемирного Тяготения Исаака Ньютона

Закон Ньютона объясняет, почему планеты движутся так, как они движутся, и как работает гравитация как на Земле, так и во всей Вселенной.

Все объекты притягивают друг друга силой гравитационного притяжения. Гравитация универсальна. Эта сила напрямую зависит от масс обоих объектов и обратно пропорциональна квадрату расстояния, разделяющего их центры.

Впервые опубликованный в “Принципах” в июле 1687 года, Закон всемирного тяготения был фактическим эталонным уравнением в течение почти 200 лет, пока его не заменила Общая теория относительности Эйнштейна.

Nine Mathematical Equations that Changed the World

Теория относительности: Решетчатая аналогия деформации пространства-времени, вызванной планетарной массой. Кредит: Mysid/Википедия CC BY-SA 3.0

3. Теория Относительности Альберта Эйнштейна

Самая известная работа Эйнштейна – общепринятая теория взаимосвязи пространства и времени.

Основная идея здесь заключается в том, что вместо того, чтобы быть невидимой силой, притягивающей объекты друг к другу, гравитация представляет собой искривление или искривление пространства. Чем массивнее объект, тем больше он деформирует пространство вокруг себя.

Впервые предложенная в 1905 году Теория относительности радикально изменила ход физики и углубила наши знания о прошлом, настоящем и будущем Вселенной.

Nine Mathematical Equations that Changed the World

Электромагнитная волна Максвелла. Кредит: Lookang/Википедия CC BY-SA 3.0

4. Уравнения Максвелла

После открытия электричества Джеймс Клерк Максвелл сформулировал уравнения, описывающие, как электрические и магнитные поля генерируются и изменяются как друг другом, так и зарядами и токами.

Впервые опубликованные между 1861 и 1862 годами, они относятся к классическому электромагнетизму так же, как Законы движения Ньютона и всемирного тяготения относятся к классической механике.

Уравнения Максвелла проложили путь для специальной теории относительности Эйнштейна, которая установила эквивалентность массы и энергии.

Nine Mathematical Equations that Changed the World

Схема двигателя Карно, основанная на Втором законе термодинамики. Общественное достояние

5. Второй Закон Термодинамики Клаузиуса

Закон Рудольфа Клаузиуса гласит, что энергия всегда течет от более высокой концентрации к более низкой концентрации. В нем также говорится, что всякий раз, когда энергия меняется или движется, она становится менее полезной.

В 1865 году он ввел понятие энтропии. В 1870 году он представил теорему вириала, применимую к теплу.

Теоремы Клаузиуса привели к развитию таких технологий, как двигатели внутреннего сгорания, криогеника и производство электроэнергии.

“Общая энергия Вселенной постоянна; общая энтропия постоянно увеличивается”, – как известно, писал Клаузиус.

Nine Mathematical Equations that Changed the World

Расчетные таблицы Нейпира, 1680 год. Автор: Ким Трейнор/Википедия CC BY-SA 3.0

6. Логарифмы Нейпира

Джон Нейпир наиболее известен как первооткрыватель логарифмов. Он также широко использовал десятичную точку в арифметике и математике.

Логарифмы были введены Нейпиром в начале 17 века как способ упрощения вычислений. Они отвечают на вопрос: “Сколько из числа X мы умножаем, чтобы получить число Y?”

Логарифмы были приняты ранними навигаторами, учеными и инженерами. Сегодня научные калькуляторы и цифровые компьютеры выполняют эту работу за нас.

7. Уравнение Шредингера

Это уравнение описывает, как квантовое состояние квантовой системы изменяется со временем. Это позволяет рассчитать волновую функцию системы и то, как она динамически изменяется во времени.

Разработанный австрийским физиком Эрвином Шредингером в 1926 году, он управляет поведением атомов и субатомных частиц в квантовой механике.

Уравнение Шредингера лежит в основе многих современных компьютерных устройств и проложило путь для ядерной энергетики, микрочипов, электронных микроскопов и квантовых вычислений.

Nine Mathematical Equations that Changed the World

Гармонический анализ рядов Фурье Уильяма Элвуда Байерли (1893). Википедия

8. Уравнения Фурье

В 1822 году французский барон Жан-Батист Жозеф Фурье записал определенные уравнения, которые позволили исследователям разбивать сложные и запутанные данные на комбинации простых волн, которые гораздо легче анализировать.

Преобразование Фурье, как известно, было радикальным понятием в свое время, но позже было применено во многих современных областях науки, включая обработку данных, анализ изображений, оптику, связь, астрономию и инженерию.

Nine Mathematical Equations that Changed the World

Эволюция масштабного параметра Вселенной для различных параметров математических уравнений Фридмана. Кредит: Викисклад Geek3 – Собственная работа Этот файл был получен из: Évolution de l’universes.svg
CC BY-SA 3.0

9. Уравнения Фридмана

В 1920-х годах русский физик Александр Фридман использовал теорию относительности Эйнштейна, чтобы показать, что характеристики расширяющейся Вселенной могут быть выражены начиная с Большого взрыва и далее с помощью двух уравнений.

Они объединяют кривизну космоса, то, сколько материи и энергии он содержит, и то, как быстро он расширяется.

Они также объединяют другие константы, такие как скорость света, гравитационная постоянная и постоянная Хаббла, которая отражает ускоряющееся расширение Вселенной.

Уравнение Фридмана в настоящее время составляет основу современной космологической теории, которая известна как ΛCDM (Лямбда-CDM, где CDM означает холодную темную материю) и учитывает все известные компоненты реальности.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка / 5. Количество оценок:

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Новый рекорд Covid-19 Установлен: в Греции объявлено о 40 560 случаях заболевания
Афинское метро и трамвай приостанавливают продление обслуживания в выходные дни

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Заполните поле
Заполните поле
Пожалуйста, введите корректный адрес email.

Меню