数学中e等于多少(ln等于log多少)

e是什么?e有很多“身份”。它是英语字母表中的第五个字母和第二个元音。它来源于希腊字母ε,是英语和许多欧洲语言中最常用的字母之一。e还跨越了很多学科,开设了一门

e是什么?

e有很多“身份”。它是英语字母表中的第五个字母和第二个元音。它来源于希腊字母ε,是英语和许多欧洲语言中最常用的字母之一。

e还跨越了很多学科,开设了一门科学课。它让我们认识到鹦鹉螺美丽的壳曲线,勾勒出行星的轨道,了解不可分割的基本粒子及其周围的场,揭示物质的本质。

数学中e等于多少(ln等于log多少)插图e

数学中e等于多少(ln等于log多少)插图(1)数学家看到E,首先想到的可能是数字2.778284590。自然常数E是最常见的无理数之一。它是自然对数的底数,(1+1/n)n的极限,是数学中最令人印象深刻的数字之一。关于E的科学故事,几本书都讲不完。

17世纪,数学家约翰·耐普尔发明了对数。在纳皮尔著作的附录中,这个常数第一次以不起眼的方式出现在一系列数字中。直到1683年,雅各布·伯努利在研究连续复利时,首次尝试计算e的近似值,真正的突破来自于18世纪中期。e有时也被称为欧拉数,因为著名数学家莱昂哈德·欧拉将对数函数与指数函数联系起来,使人们对e有了更透彻的认识,欧拉恒等式eiπ+ 1 = 0将最熟悉的数组合在同一个方程中,仿佛展现了数学的极致之美。

除了数学之美,E总是和自然之美联系在一起。e可以用来构造一条漂亮的等距螺旋线。这个身影隐藏在自然界的每一个角落,比如鹦鹉螺的螺壳,向日葵的种子,银河的旋臂……或许也难怪人们称E为“自然”常数。

数学中e等于多少(ln等于log多少)插图(2)古怪

数学中e等于多少(ln等于log多少)插图(3)如果我告诉你圆和椭圆属于“同类”图形,你可能不会惊讶,但如果你继续说这些形状还包括双曲线和抛物线,你可能会觉得它们的形状看起来太不一样了。其实这些图形确实属于一种曲线,可以通过一个正圆锥面与一个平面相切得到,叫做圆锥曲线。

早在古希腊公元前,数学家们就已经开始研究圆锥曲线,定义圆锥曲线的关键参数是E,其中E代表偏心率。或许可以理解为,偏心率衡量的是二次曲线的形状偏离正圆的“程度”。

然后数学中的古怪被应用到许多学科中。比如天体物理学中的轨道偏心率就是天体运动的一个关键参数。早在1609年,天文学家约翰尼斯·开普勒就发表了开普勒第一定律,指出太阳系中行星围绕太阳运行的轨道是椭圆形的,太阳处于其中一个焦点上。轨道偏心会对地球上的气候变化和季节变化产生影响。

数学中e等于多少(ln等于log多少)插图(4)电子

数学中e等于多少(ln等于log多少)插图(5)我们观察“电”已经很久了。自古以来,人们就经常看到闪电。在古希腊,人们发现了摩擦起电的现象。“电”这个词来源于古希腊词“λ ε κ ρ ο ν”(琥珀),因为琥珀摩擦后可以吸引微小的物体。

但直到19世纪以后,某种程度上,我们才真正从本质上重新认识了“电”。在粒子物理学家眼中,E是第一个被发现的亚原子粒子——电子。它是电子标准模型中的第一代轻子,是不可分的基本粒子。1897年,英国物理学家约瑟夫·汤慕孙发现阴极射线是由一种以前未知的带负电的粒子组成的,这种粒子比原子小得多,荷质比很大。这种粒子后来被称为电子。20世纪初,欧内斯特·卢瑟福认为电子是原子核周围的云,然后尼尔斯·玻尔提出了原子结构模型,用量子化的概念来研究电子在原子中的运动。

电子被认为出现在BIGBANG的最初几秒,并发挥了重要作用;如今,它们被用于生活的各个方面。这些微小的粒子承载着宇宙的原始信息,引领着现代科技的进步。

数学中e等于多少(ln等于log多少)插图(6)元费用

数学中e等于多少(ln等于log多少)插图(7)e也可以代表一个物理常数,它(有时也表示为qe)等于一个质子携带的电荷,称为基本电荷。

20世纪初,物理学家罗伯特·密立根和哈维·弗莱彻首先用油滴实验测出了单质电荷的电荷量。简单来说,他们是在一个电容器的两个平行的金属表面上引入一个带电的微小油滴,然后施加一个感应电场,这个油滴就悬浮起来,处于平衡状态,也就是电场力和重力平衡。利用已知的电场可以确定油滴的电荷。在很多实验中,电荷是1.592×1019 c的整数倍,所以密立根认为这个基本值就是基本电荷。基本电荷的值根据2019国际单位制的基本单位不断地被校准和重新定义。基本电荷的最新精确值为1.602176634×1019 c。

数学中e等于多少(ln等于log多少)插图(8)电场

数学中e等于多少(ln等于log多少)插图(9)在物理学中,场是一个非常常见的物理量。19世纪,迈克尔·法拉第首次揭开了电磁学的秘密。他用其他线条表示了空中电荷的(电场)力,并在空中画出了这个力的分布,由此诞生了电场图。

后来詹姆斯·麦克斯韦的数学表述让人们意识到,场不仅仅是一个描述性的工具,它实际上存在于时间空,就像一双看不见的“手”,与周围的物体一起发挥作用。电场(和磁场)是电磁力的表现形式,电磁力是四大基本力之一。电荷或磁场的变化可以产生电场。高斯定理将电荷的分布与电场的产生联系起来,而法拉第电磁感应定律可以描述电场与磁场的变化关系。

数学中e等于多少(ln等于log多少)插图(10)活力

数学中e等于多少(ln等于log多少)插图(11)在物理学中,E也可以衡量物体做功的能力,它代表能量。能量有多种形式。动能可以用来测量运动的物体。储存在电场中的能量是势能。燃烧的物体可以释放化学能...

从7世纪到18世纪,在经典物理体系中,许多著名的科学家已经认识到机械能可以相互转化。理解能量的一个重要突破来自19世纪。从19世纪中叶开始,詹姆斯·焦耳开始研究电流的热效应,为揭示各种能量的等效和能量守恒定律奠定了基础。随后,焦耳用更精密的焦耳装置进行了一系列实验,实验表明物体重力势能的减少等于摩擦获得的内能的增加,提出了热的力学当量的概念。在这个过程中,人们逐渐建立了对能量的一个关键认识——机械能和热能是可以相互转化的,而能量不会被空产生,也不会消失。它只能从一种形式变成另一种形式,它遵循能量守恒定律。

进入20世纪后,对能量认识的又一次飞跃来自爱因斯坦。1905年,爱因斯坦提出可以从质量和光速(~3×108m/s)计算出物体的等效能量,揭示了质量和能量的本质,就是著名的质能方程:E = mc2。

数学中e等于多少(ln等于log多少)插图(12)杨氏模量

数学中e等于多少(ln等于log多少)插图(13)《生活大爆炸》中有一个非常有趣的片段。当霍华德想被工程问题难倒时,他总是瞧不起工程界的谢尔。他问耳朵,“如何量化材料的强度?”耳朵很轻松地回答:“杨氏模量。”兰让霍华德的问题更难,霍华德却说“这已经是个难题了”。

数学中e等于多少(ln等于log多少)插图(14)图片来源:《生活大爆炸》

虽然这是拿工程开玩笑,但在工程师眼里,E确实是一个衡量材料弹性的参数,也就是杨氏模量。

杨氏模量是以博学的学者托马斯·杨的名字命名的,他在1807年首次正式描述并定义了杨氏模量的概念(尽管他不是第一个应用这一概念的科学家)。杨氏模量是材料的一种性质,它与弹性材料的应力和应变有关。最简单的说,在一定的限度内,一种材料在被拉伸时会发生拉伸,而这种拉伸的强度和长度的关系是由杨氏模量来控制的。虽然说它是工程中最难的问题可能有些夸张,但说它是最重要的参数之一也不为过。

封面和插图:全能的流浪者

参考来源:

https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/HistTopics/e/

https://www . Gresham . AC . uk/讲座和活动/e的故事

https://www . docsity . com/en/news/entertainment/Howard-Sheldon-拔河-物理学家-工程师-lot-offer/

https://www . APS . org/programs/outreach/historic sites/Millikan . cfm

原标题:eeeeEEE

来源:原则

数学中e等于多少(ln等于log多少)插图(15)编辑:坤

数学中e等于多少(ln等于log多少)插图(16)

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