哥尼斯堡(今加裏寧格勒)是座美麗的古城,坐落在波羅的海沿岸。而普雷格爾河曲曲折折,就像一條銀鏈穿過哥尼斯堡的中心,使得這座古城更添幾分姿色。有了這條河,於是就有了我們下麵要講的故事。 原來,河流的中心還有一PX123,+53。23,PZ#個叫奈發夫的島嶼,把普雷格爾河一分為二。它的中間又讓河給攔腰截斷,再加上蔥鬱的綠草,鮮豔的花叢,把這一段風景裝扮得分外妖嬈,於是更招攬了樂而忘返的遊人。為了方便遊人遊覽,在小島分開的兩部分之間和小島與河岸之間都架起了橋,這樣,這個遊覽區一共有7座橋。橋架起以後,來這裏遊玩的人更加多了。人們喜歡聚集在奈發夫島的另一個原因是他們都熱衷於一個有趣的遊戲。據說有人提出了一個問題:誰能夠一次走遍所有的7座橋,而且每座橋隻經過一次? 這個問題似乎不難,誰都樂意用它來測試一下自己的智力。可是,誰也沒有找到一條這樣的路線。“七橋問題”難住了哥尼斯堡的所有居民。哥尼斯堡七橋問題傳開後,引起了大數學家歐拉的興趣。 歐拉並沒有親自測試可能的路線。因為他知道,如果沿著所有可能的路線都走一次的話,一共要走5040次。歐拉把陸地與河中的小島看作是4個點,7座橋用7條線來表示。就這樣,歐拉將七橋問題抽象成了一個“一筆畫”問題。如圖:PX124,+36。36,PZ#歐拉認真考察了一筆畫圖形的結構特征。他發現,凡是能用一筆畫出的圖形,都有這樣一個特點:每當你用筆畫一條線進入中間的一點時,你還必須畫一條線離開這個點。也就是說,除起點和終點外的其他點都應該與偶數條線相連;如果起點和終點重合,那麼,連這個點也應該與偶數條線相連。在七橋問題的圖中,每個點都不與偶數條線相連,因此歐拉斷定:不重複地通過7座橋的路線是根本不存在的。
蜜蜂為什麼會有數學天才
提起蜜蜂,人們總能想到它的勤勞。其實,蜜蜂不僅勤勞,而且極有智慧。它們在建造蜂房時顯示出其驚人的數學才華,連許多建築師都感到慚愧呢!著名的生物學家達爾文甚至說:“如果一個人看到蜂房而不倍加讚揚,那他一定是個糊塗蟲。” 蜂房是蜜蜂盛裝蜂蜜的庫房。它是由許許多多個正六棱柱狀的蜂巢組成,蜂巢一個挨著一個,中間沒有一點空隙。在2200多年前,古希臘數學家巴普士在他的著作《數學彙編》中寫道:蜂房裏到處是等邊等角的正多邊形圖案,非常勻稱規則。在數學上,如果用正多邊形去鋪滿整個平麵,這樣的正多邊形隻可能有3種,即正三角形、正方形和正六邊形。蜜蜂憑著它本能的智慧,選擇了角數最多的正六邊形。這樣,它們就可以用同樣多的原材料,使蜂房具有最大的容量,從而貯藏更多的蜂蜜。蜜蜂的智慧引起了眾多科學家的注意。著名天文學家開普勒曾經指出,蜂房的角應該和棱形12麵體的角一樣。法國天文學家馬拉爾第發現,每個棱形的鈍角都等W-於109。28′,W+銳角都等於W-70。32′。W+18世紀初,瑞士數學家克尼格用高等數學的方法作了大量計算,最後得出結論說,建造相同容積中最省材料的蜂房,每個棱形的鈍角應該是W-109。26′,W+銳角應該是W-70。34′W+。 這個結論與蜂房的實際數值僅有2′之差。小蜜蜂能夠做到這一步已經很不錯了,至於2′的小小誤差,是完全可以諒解的。 可是事情並沒有完結。1743年,著名數學家馬克勞林重新研究了蜂房的形狀,得出了一個令人震驚的結論:要建造最經濟的蜂房,每個菱形的鈍角應該是W-109。28′16",W+銳角應該是W-70。31′44"。W+這個結論與蜂房的實際數值相吻合。原來不是蜜蜂的誤差,而是數學家克尼格算錯了。原因是,當年克尼格計算用的對數表印錯了。 小小的蜜蜂真是數學方麵的天才,數學家到18世紀中葉才能計算出來、予以證實的問題,在人類有史之前已經應用到蜂房上去了。
五、物理
阿基米德最先發現杠杆嗎
阿基米德(公元前287--公元前212年)是古希臘科學家。在物理上他最先提出杠杆原理、發現了阿基米德定律,設計了多種機械和建築物,如抽水機和投石機等。他有一句名言“假如另外有一個世界,我可以到那裏去用杠杆來移動地球”。他曾用阿基米德定律的原理來鑒別金皇冠中摻了假。在數學方麵,他求出了圓周率л的五位數字,確定了求球體、圓柱體、橢圓形球體和其它一些立體體積和麵積的方法。
近代實驗科學的開創者是誰
伽利略(1564--1642),意大利物理學家,天文學家,主張研究自然界必須進行觀察和實驗,是實驗科學的奠基人之一。比薩斜塔落體實驗是他的實驗中典型的一個。在伽利略之前,人們普遍接受古希臘大學者亞裏士多德的觀點:重的物體比輕的物體落地快。伽利略用實驗否定了這個統治人們思想達一千多年的錯誤觀點。伽利略站在比薩斜塔上同時丟下兩個同樣大小的球,一個是木頭的,另一個是鐵的,站在塔下的許多觀眾親眼看到兩球同時落地,都驚訝不已。
在力學方麵,他建立了落體定律,發現了物體的慣性原理,振動的等時性,確立了相對性原理,區分了加速度和速度兩個不同概念等。在天文學方麵,他製造了世界上第一架望遠鏡,並用望遠鏡觀察天體取得了大量成果,發現了月球表麵凹凸不平和木星的四個最大衛星以及太陽黑子和太陽自轉等,進一步證明了哥白尼的日心學說,1616年,因宣傳哥白尼日心學說受到羅馬教廷的警告。1633年又遭羅馬教廷刑訊,被囚禁九年,直到逝世。但他始終堅持真理。教皇曾用卑鄙手段,強迫他跪下,在事先準備好的一份假悔過書上簽字。可是當伽利略站起來後,依然堅定地說,“地球仍舊在轉動”。直到三百多年後的1980年,羅馬教廷才宣布給他平反。
力學三定律的創立者是誰
牛頓(1642--1727)是英國物理學家、數學家和天文學家,是世界曆史上對人類文明作出劃時代貢獻的少數科學家之一,幼年父親去世,母親改嫁,由外祖母和舅舅養大,從小勤學好問經常動手製作小機械,曾在著名的劍橋大學學習,後任劍橋大學教授。他在伽利略、開普勒等人研究成果的基礎上,在力學方麵建立了以牛頓運動三定律為基礎的經典力學體係;在天文學方麵總結出了萬有引力定律,成功地說明了行星,彗星,月球等運動的特點,奠定了天體力學的基礎,促進了天文學的發展;在光學方麵,用三棱鏡將白光分成紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色,得出太陽光是由色光組成的正確結論,成為現代光譜分析的基礎,在光的本性上牛頓還提出光是高速運動的粒子流的“光子”學說,反映了光的本性的一個方麵;在數學方麵牛頓和萊布尼茲同時發明了微積分,是微積分的創始人之一。牛頓還建立了二項式定理。牛頓對自然科學的偉大貢獻是多方麵的,但他總是謙遜地說,我的成就是因為我站在“巨人肩膀上”的結果。為了紀念牛頓的偉大貢獻,人們將力的單位定為“牛頓”。
你知道蒸汽機的改革家嗎
瓦特(1736--1819)是英國發明家。由於家境貧寒一直未受過係統的教育,可是他自幼勤奮好學,從小就懂得一些機械製造知識。十九歲在倫敦一家鍾表店當學徒,學會了製造難度較大的羅盤和經緯儀的技術。二十歲時被格拉斯哥大學錄取為教具製造員,進一步熟悉了當時比較先進的機械技術,並接觸了蒸汽機。在瓦特之前已有人製造了一些類型的蒸汽機,其中著名的是蘇格蘭鐵匠紐可門製成的蒸汽機--紐可門機。這種機器被許多企業采用。但這種紐可門機很不完備,存在著兩個嚴重的缺點:一是活塞動作慢而且不連續;二是嚴重浪費燃料,熱效率很低,不能適應當時大生產的需要。瓦特在修理紐可門蒸汽機的過程中,經過多次反複試驗,對其進行了許多重大改革,製成的機器不僅動作比紐可門機快,而且耗煤量是紐可門機的四分之一。在此基礎上,他又進行改進,於1784年製成動力更大的往複式蒸汽機,並且發明了離心式自動調速器,從而使蒸汽機在全世界得到廣泛應用,人類由此進入“蒸汽時代”。為了紀念瓦特的偉大貢獻,人們將功率的單位定為“瓦”。
近代電磁學的奠基人是誰
法拉第(1791--1867)是英國著名物理學家和化學家。是近代電磁學的奠基人。法拉第幼年家境貧寒,僅上過幾年小學,九歲喪父被迫退學,十歲家庭靠救濟生活,十二歲上街賣報,十三歲到書店當學徒。他勤奮好學,借工餘時間學習電學和化學知識,並且不滿足書本上的現成結論,常常自己動手作實驗以檢驗書中內容,後來得到當時英國皇家學會會長,著名化學家戴維的幫助進入英國皇家研究院化學實驗室工作,做戴維的助手。二十五歲開始從事獨立的科學研究活動,以其卓越的實驗才能作出了許多重要貢獻。他發現了電磁感應現象並建立了電磁感應的基本定律,為電工學奠定了基礎,他發現並總結出電解定律,最早證明了電荷的量子化;他反對電荷之間的作用是“超距”作用的學說,認為作用力的傳遞都需要某種物質作媒介,由此提出了“場”的概念,這是對電磁理論最重要的貢獻。後來麥克斯韋正是在此基礎上建立了電磁場理論。法拉第道德高尚,不圖虛榮,曾辭退了皇家學會會長職務,也不肯接受爵位,一生致力於科學研究,受到人們的尊敬。
你知道電磁場理論的奠基人嗎
麥克斯韋(1831--1879),英國物理學家。是電磁場理論的完成者,存在電磁波的預言家。有人稱他是十九世紀最偉大的物理學家。在法拉第工作的基礎上,並總結前人的研究成果,提出變化的磁場能產生渦旋電場,變化的電場能產生渦旋磁場,這種交替變化的電磁場會以波的方式在空間傳播,由此預言了電磁波的存在。1873年將這一理論用完美的數學形式“麥克斯韋方程組”表示,高度概括了電磁學的全部內容。從這一理論得出電磁波在空間以光速傳播,否定了“超距作用”的錯誤觀點,並得出光的本質是電磁波的結論。他還用統計的方法導出了分子運動的麥克斯韋速度分布律。此外,他在熱力學、光學、分子物理學和液體性質理論方麵也有貢獻。
誰發現了電磁波
赫茲(1857--1894)是德國物理學家。赫茲還在少年時代時,英國物理學家麥克斯韋在法拉第工作的基礎上建立了電磁場理論,並預言了電磁波的存在和預言了光是一種電磁波。但是,這一理論在相當長的時間裏,由於沒有實驗證明被人們當作奇談怪論而拒絕接受。赫茲根據當時已知的物理事實,確認麥克斯韋的理論是正確的,並決心用實驗事實來證明電磁波的存在。1886年赫茲將一根粗銅線彎成環形,環的開口兩端分別焊一個銅球,製成了一個簡單而有效的檢波器。1888年,他將此檢波器放置在萊頓瓶附近合適的位置,當檢波器的尺寸合適時,發現兩球間有電火花閃現。這正是萊頓瓶振蕩放電時幅射的電磁波被此檢波器接收到的結果。從而證明了電磁波的存在。他還進行了一係列實驗、證實了電磁波和光波一樣,具有反射、折射、衍射、偏振等性質,驗證了麥克斯韋關於光是一種電磁波的預言。赫茲發現電磁波的實驗開辟了電子技術的新紀元,隨後出現了無線電報、無線電廣播、導航、無線電話、傳真、電視、雷達、衛星通訊等都是這一變革的產物。它使整個物質世界麵貌發生了深刻的變化。
你知道大發明家愛迪生嗎
愛迪生(1847--1931)是美國偉大的發明家。一生沒有受過正規教育。幼年時由於愛提各種怪問題,考試成績又不佳,被老師當成笨學生岐視,隻好退學回家,在曾做過教師的母親的指導下自學了英語,算術,化學,地理,曆史等課程。他特別喜歡化學,經常自己動手做實驗。因生活所迫十二歲開始在火車上當報童,有一次因在火車上做化學實驗引起火災,被車長打聾了右耳。後來,他讀了法拉第的電學著作,為發明創造打下了良好的基礎。他從16歲開始發明創造,一生發明有一千三百多項,其中包括電燈,電車,電影,留聲機,蓄電池,發報機等等。他有一句名言:“天才,就是百分之一的靈感,百分之九十九的血汗”。
誰是理論物理之父
愛因斯坦(1879--1955)是理論物理學家,生於德國,猶太人,1933年遷居美國。在物理學的許多領域都有重大貢獻。其中最重要的是在總結大量事實的基礎上,於1905年建立了狹義相對論,提出了新的時間--空間觀念,衝破了牛頓以來形成的時間、空間絕對不變的觀念,在此基礎上於1916年又進一步建立了廣義相對論。相對論揭示了時間--空間對物質運動以及對物質的依賴關係,開辟了物理學的新紀元。他還對量子論、分子運動論和宇宙學作出了重大貢獻,因提出光量子概念、解釋光電效應,發現光電效應定律獲1921年諾貝爾物理學獎。後期致力於試圖把電磁場和引力場統一起來的“統一場論”研究,沒有取得成功。
原子物理的開創人是誰
玻爾(1885--1962)是丹麥物理學家。是近代量子物理學的重要創始人之一。在普朗克的量子假設和盧瑟福原子有核模型的基礎上於1913年提櫥氫原子結構和氫原子光譜的初步理論,指出:電子隻能沿一些分立的,不連續的固定軌道象行星繞太陽那樣繞原子核轉動;隻有當電子從一個軌道向另一個軌道“躍遷”時才發射或吸收光子;稍後又提出“對應原理”,奠定了舊量子論的基礎,獲得1922年諾貝爾物理學獎。1921年,在玻爾倡議下成立的哥本哈根理論物理研究所,形成以他為首的哥本哈根學派,對量子力學的建立和發展起了重要作用。另外,玻爾在原子核反應理論和解釋重核裂變現象等方麵,也有重要的貢獻。
我國航天事業的元勳是誰
錢學森(1911--)祖籍浙江杭州,生於上海。1934年畢業於上海交通大學,第二年留學美國,1938年獲博士學位。以後成為美國最早火箭研究機構“噴氣推進實驗室”的核心成員,在力學的很多領域取得很大成就。其中與卡門一起取得的超聲速流體力學研究成果,卡門--錢學森公式對飛機的設計有指導作用。第二次世界大戰期間其成果應用於美國火箭研究,取得成功。解放後,衝破美國的千方百計的阻撓於1955年回國,投身於我國的航天事業,為我國的導彈和核武器的研究建立了功勳。他創立的工程控製論和提議建立的“係統學”,對我國交叉學科的發展作出了突出的貢獻。
你了解楊振寧、李政道和吳健雄嗎
楊振寧(1921--)美籍華人,李政道(1926--)美籍華人,吳健雄(1912--)出生於上海,在美國獲博士學位後一直留美工作。1956年以前的數十年中,人們一直認為在弱相互作用中宇稱是守恒的。1956年35歲的楊振寧和30歲的李政道經過研究發表了,論證在弱相互作用下宇稱不守恒的論文,經過吳健雄認真細心,艱苦卓絕的實驗,在1957年初用事實給予有力的證明,轟動了國際物理界。由於楊振寧,李政道對量子物理的巨大貢獻獲得了1957年諾貝爾物理學獎。這是第一次榮獲諾貝爾獎的華人。吳健雄在原子光譜,量子力學方麵做了許多有意義的重大實驗。曾任美國物理學會會長,還受過美國總統福特頒授的國家科學勳章。
機械運動最基本的形式有幾種
物體位置發生相對變化的運動,叫做機械運動。盡管自然界中物體的機械運動是千差萬別的,但它們都可看成是由平動、轉動和振動這三種最基本的機械運動形式組成的。物體上各點運動情況完全相同的運動叫平動。如抽屜的運動,木工創子的運動,物體上各點運動的距離,快慢在任一時間都完全相同,這就是平動。平動可以是直線,也可以是曲線。物體繞一固定點的運動叫轉動,如地球繞太陽的運動,車輪上、門、窗上各點的運動都是轉動。物體在某一位置附近往複的運動叫振動。如樹葉的擺動,活塞的活動,秋千的擺動都是振動。
力和力的一般特性是什麼
兩個物體間的相互作用叫力。譬如:我們用手提一桶水,會感覺到手受到一個向下的作用,而桶則受到一個向上的作用,這種作用就是力。力的作用效果是改變物體的運動狀態。象原來靜止在湖麵上的船,施加一合適的力,會使它由靜止狀態變成運動狀態。滑行的自行車會由運動狀態慢慢的變成靜止狀態,是由於受阻力的結果。力的大小,方向,作用點叫力的三要素,這三要素的一個發生改變,力的作用效果就會發生改變。象我們踢足球,如果力的作用方向通過球的重心,足球就直飛出去,若踢的方向偏離重心,球就一邊自轉一邊向前滾動。