数学界的“怪兽”:从一元四次方程求根公式到波尔文积分,数学史上那些“丑陋”公式的背后故事

数学,一门古老而又神秘的学科,总能在不经意间给人们带来惊喜或惊吓。今天,我们要聊的不是那些被世人誉为美丽的数学定理,而是那些让人望而却步、甚至被称为“丑陋”的公式。它们或许复杂得令人发指,或许冗长得难以置信,但每一条背后都藏着一段不为人知的故事。比如,一元四次方程的求根公式,一张A1纸才能勉强写下它的全貌,这还不包括那些让人头晕眼花的符号和系数。然而,这仅仅是冰山一角。

image

说起“丑陋”的数学公式,不得不提的是波尔文积分(Borwein integral)。这个由波尔文父子于2001年提出的特殊积分,最初看起来似乎遵循着某种美妙的规律,直到某个特定点,一切突然变得混乱不堪,仿佛是对直觉和经验的无情嘲讽。它不仅挑战了数学家们的智慧,更是对人类认知极限的一次深刻反思。

image

再来看看一元四次方程的求根公式。在16世纪初,意大利数学家费罗(Ferro)解决了形如 (x^3 + ux + v = 0) 的三次方程求根问题,这是求解一元三次方程的一个重大突破。随后,费拉里(Ferrari)在此基础上找到了四次方程的解法。但代价是什么呢?代价就是诞生了一个几乎无法用语言描述的“怪物”——四次方程的求根公式。知乎网友“某数竞狗”曾用一张A1纸才写完整个公式,其复杂程度可见一斑。不过,正如网友所言,幸亏五次方程不可解,否则数学界可能又要多一个“超级巨无霸”了。

image

当然,“丑陋”并非绝对,它往往取决于观察者的角度。对于一些数学爱好者来说,这些复杂的公式反而充满了魅力。它们就像是数学海洋中的珊瑚礁,虽然外表粗糙,但内部却孕育着无限的生命力。比如,拉马努金(Ramanujan)发现的许多公式,尽管初看之下像是随意拼凑的数字组合,但每一个数字背后都隐藏着深刻的数学意义。哈代(Hardy)曾花费大量精力,试图为这些“丑陋”的公式寻找更加优雅的证明方法,最终成就了一段数学史上的佳话。

image

此外,标准模型(Standard Model)的拉格朗吉安也是一个不得不提的例子。这个公式乍一看像是英文小作文,但实际上它描述了粒子物理学的基本规律。尽管外表“丑陋”,但它却是现代物理学的基石之一。正如一位网友所说,越“丑陋”的公式,往往包含的信息量越大,这也正是它们的魅力所在。

image

在数学的世界里,美丽与“丑陋”并存。每一个看似复杂的公式背后,都有着数学家们不懈探索的足迹。它们或许让人望而却步,但正是这些“丑陋”的公式,推动了数学乃至整个科学的发展。正如那句老话所说,真理往往隐藏在最不起眼的地方。或许,当我们再次面对那些复杂的数学公式时,不妨多一份耐心,多一份敬畏,因为它们不仅仅是数学的产物,更是人类智慧的结晶。

image

在这个充满不确定性的时代,数学以其独有的方式,给予我们力量和希望。无论未来如何变化,数学始终是我们探索未知世界的有力工具。让我们一起享受这份探索的乐趣,感受数学带来的无尽魅力吧。

image

热门文章

随便看看