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博文 .变数与定数 精选

 yangmill 2013-03-07
 

里面到底隐藏着什么?有什么样的规律,还是没有规律?有些数是偶然还是巧合?人的认识往往是从实际的数然后扩展到虚无的数,那么,无穷大或无穷小只是在想象的空间才存在么?程代展老师的《一知半解漫说几乎把都说尽了,一串又一串,让人们看到到了数字的魅力,不过那些数似乎都是虚数!似乎只是理论家构造出来的有趣而奇妙的数。后来,应行仁老师又来了个《无穷大能比大小吗》。然而,似乎还有很多’,‘更有生命力的数代挖掘。

 

数学上有这样一些数,如:

圆周率π3.1415926……,这么一个光滑的圆,其周长和半径之比居然是无理数!π是个变数,竟然属于这个美丽的圆。

黄金分割数约为0.618,是指事物各部分之间的比例关系,它代表了最和谐的比例数字。但它居然也是无理数(√5-1/2! 。美丽的事物是要永远传下去的!因此,就是无限的不循环的,让你永远摸不着头脑。就像这个数字一样,如果是有限的,反而可能没有了意义!

 

数学上这样的数有好多。不过,还是物理、化学、甚至生物中的数更蕴含了物质结构的物理、意义和生命!

 

有一些耳熟能详的数,如绝对温度-273.15度,常温下空气中的声速是340/秒,万有引力常数是G=6.67x10^-11 (N·m^2 /kg^2)真空中的光速是3X10^8/秒,量子力学中还有普朗克常数h=6.6260693(11)×10^-34 J·s(焦耳.秒),基本电荷e1.6X10^-19库伦等。

是这些无穷无尽的数构造了我们这个世界!我们还能看到更神奇的数及其里面隐藏着的规律。

开普勒第三定律,也叫周期定律,是指绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星,其椭圆轨道半长轴a的立方与周期t的平方之比是一个常数,a^3/t^2=常数;由此人们可以推算行星的运行规律。

在一定条件下,理想气体遵循理想气体定律,压强P、体积V和温度T的关系为:PV/T=nR,是个常数,(n为摩尔数,R为气体的量)

1897年,J.J.Tomson汤姆孙确定了电子的荷质比:e/m=1.75881962×10^11库仑/千克,由此开始了人类的原子认识之旅。

氢原子光谱的系列发现,各个非连续谱线间的整数倍关系,揭示了原子内电子跃迁的规律。

最奇妙的是时空,空间的维度是3维,而爱因斯坦将时间的一维加了上去,由此变成了四维的时空观。

数是认识的起点。

 

化学上更奇妙,比如水分子是H2O,原来水是由两种元素构成,一个是氢H,一个是氧O,而H-O-H其组成的键角是104.5度。

1985年发现的碳-60(C-60),这一发现,更是震惊了世人,让人们看到了碳的复杂性!不仅有石墨,还有金刚石,不仅有C-60,还有C-70。或许,C-60也没有什么神秘的,不过就是60个碳原子构成的稳定的团簇(cluster)而已。

在扫描电镜下,人们更是发现了种种的表面重构(reconstruction)现象,如硅原子表面的7X7结构等,能量最低原理在起作用!

传统的固体理论中,指出晶体的旋转对称只能有1,2,3,4,6度旋转轴,唯独没有5度。而准晶体的发现,却给人们带来了意想不到的5度旋转轴。毕竟,那个理论是德国科学家在1850年提出的。理论就是理论,理论未必就是完备的,理论也需要发展。理论上的也许未必就真的是。不过,从此以后,教科书就要修改了!人们的视野也更加宽广了。

 

生物中最奇妙的是DNA双螺旋结构,是由X射线衍射来确定的并从理论计算得到。这生命的一分为二,又合二为一是不是蕴含了最奇妙的的世界。这个道生一,一生二,就在其中。我仿佛看见了那一望无际的,那美丽的十字花科---油菜花儿-----在灿烂地开放着。

 

我想起了乐器。二胡是两根弦,小提琴是四根弦,吉他六根,我们能够听到的只是五音十二律,那弦外之音就听不见了。但听不见的并不等于不存在;就像我们只能看见红橙黄绿青蓝紫,而实际上谱线外面还有紫外光,里面还有红外光,等等。看不见的不等于没有。

 

每一种事物都是确定的,里面都有个数,但哪里是它的边界呢?我想到了宇宙,我们的太阳系是确定的,有限的,而太阳系所处的银河系之外还有星系,那里是无限的,还是有限的?如果由太阳系是确定的,那么是否可以推断整个宇宙也便是确定的了,由此推断宇宙就是有限的了。但宇宙是有限的吗?神秘的宇宙还有哪些大数、神奇的数呢?无穷大或者无穷小,又意味着什么?也许正是这些虚数在引导我们去挖掘、去探索一块又一块未知的实数

 

法国昆虫学家法布尔说的好:我提着灯笼,在黑夜中,照亮了前方一块又一块土地,于是,我向前摸索……’(大意如此) 。 

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