科学空间|Scientific Spaces

九月三日BoJone和九个同学到云浮参加了今年广东省的数学竞赛预赛，那一起出发、玩笑、作战、吃饭的情景依然历历在目，让我久久不能忘怀。是呀，能够并肩作战的感觉真好！九日数学成绩出来了，遗憾的是今年政策改变了，我被告知整个市只有三个名额能够参加复赛，于是新兴只有我一个人进入了复赛（另外两个据说是罗定的，我们三个并列第一）。有点无语，我想，大概是要把那些为了功利而参赛的人都给刷下去吧...

今年广东的预赛题前所未有的简单，不论是和全国其他地方相比还是和上一年的题目相比，都简单了不少，但我还是做得不大理想，据我估计，120分的卷子我顶多能够拿个68分，所以BoJone的基本技能实在不容乐观。从云浮考试回来后，和同行的同学讨论试题，得出了一些很有趣的结果，那过程可谓其乐无穷呀！下面是倒数第二题预赛题的几个绝妙解法，供大家欣赏。解法由我和伍泽麒（人称“兔子、神兔”，人如其名，天资聪颖，性格可爱）完成。

题目：

在一条线段中随意选取两个点，把这条线段截成三段，求这三段线段能够组成一个三角形的概率。

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莱昂哈德·欧拉

作为数学史上最高产的数学家（似乎没有之一），欧拉的研究几乎涉及了所有数学领域，包括数论、图论、微积分等，同时他还是一个物理学家，他与拉格朗日首创的变分法使得经典力学的研究达到了一个新的高度。欧拉具有惊人的计算能力和数学直觉，这对他的数学研究帮助极大。现在在很多领域，我们都可以看到不少以欧拉命名的公式、定理。欧拉在数学上极为高产，而且得出了相当多的正确结论，但其中有相当多的结论只是来源于他的数学直觉（创造性思维）以及类比推理，这并非欧拉不追求严谨，而是由于当时数学知识的局限性，难以严密化。还有，研究的顺序是：先得出答案，然后才论证答案！

再者，创造性思维往往令人叫绝，能更加促进我们的思维能力。过多地考虑严格性和技术细节，通常都妨碍了我们得出正确的答案。正如《解题的艺术》中说道：粗略而有灵感的思想可能会引出严格证明；而有时，严格的证明会完全淡化论证的精髓。因此，我们不必在意欧拉证明的不严谨，反而，它是一次完美的视觉与思维享受。正因如此，一些绝妙、非严密、（在某种程度上）不正确的但同时得出了正确结果的数学论证，就被称为“欧拉数学”。事实上，任何人、任何研究都必须经过“欧拉数学”这一不严密的早期阶段。

------------华丽的分割线----------------

下面是一条关于凸多面体的面、顶、棱公式，它属于拓扑学的内容，我们称之为“欧拉公式”。（当然，公式是欧拉的，论证过程只是笔者粗糙地给出的）。

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1798年法国数学家勒让德提出：
$$\pi(n)\sim\frac{n}{\ln n}$$

这个式子被成为“素数定理”(the Prime Number Theorem, PNT)。它表达的是什么意思呢？其中$\pi(N)$指的是不大于N的素数个数，$\frac{N}{\ln N}$是一个计算结果，符号~叫做“渐近趋于”，整个式子意思就是“不大于N的素数个数渐近趋于$\frac{N}{\ln N}$”；简单来讲，就是说$\frac{N}{\ln N}$是$\pi(N)$的一个近似估计。也许有的读者会问为什么不用≈而用~呢？事实上，~包含的意思还有：
$$\lim_{N-\infty} \frac{\pi(N) \ln N}{N}=1$$

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昨晚上演了一场精彩的月全食。

在广东，晴天的代价果然是寒冷。我们这里从星期一开始就很闷热，天空很多云；前天开始转冷，我就想有好戏看了。果不其然，昨天晚上出现了难得的晴天，大家都看到了一场精彩的月全食——全班、甚至全校都出动了，晚自习都不上了！

我喜欢这样精彩的天象，我更喜欢这样的氛围：全场出动，围观盛会！在这过程中，拿着小双筒、小单筒，对着月光，对着星星，慢慢地看着月亮缺块、变暗，感觉多美，仿佛仙境。我们班的“兔子”都说要在全盛时刻“奔月找嫦娥”，哈哈。

虽然很冷，但是大家的热情很高（遗憾的是忘记拍几张照片了）。我们谈到了下一次的月食、日食，我们相约在高考前夕——5月21日和6月6日——共赏日环食和金星凌日。哇！太棒了！

^_^

谨此留念。

（本文已被刊登在2012年1月的《天文爱好者》上，于笔者而言这是一份很棒的新年礼物！）

在去年第七期《天爱》上，我们看到了N体问题所呈现出来的一些对称、漂亮的周期轨道，这体现了N体问题和谐有序的一面。但是这仅仅是N体问题的冰山一角，笔者也提到过N体问题的本质是混沌、无序的，通俗来讲就是非常乱，无法用数学方程来精确描述。这看起来是一种不完美。但试想，探索当初伽利略将望远镜对准月球后，看到的是如想象中光滑的月面，那么他还会惊叹宇宙的神奇吗？

本文就让我们来更深入地了解一下N体问题的研究历史。

观测&拟合时代

由于人类的自我优越感以及日月星辰东升西落的经验，让我们长期都认为地球是宇宙的中心。第一个比较系统提出地心说的人当属天文学家欧多克斯（Eudoxus，死于公元前347年左右），但他的地心说是非常粗糙的，以至于无法解释很多基本现象，如无法准确预言日食和解释行星逆行等。但亚里士多德接受了地心说，并且由于他在政治和科学上的权威，使地心说免去了夭折的命运。后来托勒密通过他的本轮，完善了地心说，使之延续到了16世纪。

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昨天一个QQ好友让我帮忙解决一道物理题目：

长为L的均匀木杆重Q，在木杆上离A端L/4处放有一重为Q/2的重物，平衡时，木杆AB与水平面的夹角θ有多大？

木杆平衡

看上去挺有趣的。于是我先记了下来，今天早上思考了一会儿，得出了下面的结果。其中我解答并没有直接受力分析，而是用了我们之前已经谈到过的“最小势能原理”：平衡系统中的势能必取极（小）值。

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不少关心科学空间的朋友都提到过关于背景音乐的建议。能听到大家对科学空间的建议，BoJone感到非常开心，无奈前些时间一直无时间改进。今天趁着假期抽时间弄了一下。

首先把播放器更换成了一个免费的网页falsh播放器：Flash Mp3 Player。这个播放器比微软的功能稍稍强一些，而且支持断点续播（当你刷新网页后不是重新播放，而是从之前的位置），并且由于是Flash平台，可以直接在Firefox等支持Flash的浏览器播放。

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对于教育界来说，在二月自招是一个热门的话题。各个高效的自主招生考试都在二月如火如荼地开始了。前几天山东大学的考试以及复旦大学的“千分考”都已经进行了，明天“北约”和“华约”都将举行它们的自招笔试。BoJone作为去年夏令营营员的一份子，也有机会去参加北大的笔试。

由于明天八点就开始考试了，所以我得提前一天出发。已经看过前几年的题目和一些模拟题，我知道难度还是有的，心情也有些忐忑。毕竟这是一次“小高考”般的考试。但是情绪波动却不会很大。在过去的一两年里，我已经经历了许许多多（尤其是考试），偶尔有一些零碎的成功，但更多的是失败，于我而言，最重要的，是经验、体验。在人生的每一个驿站上，停留，赏景。

其实，真正快乐的不是成绩，而是用心投入到科学中，为自己取得一点点微不足道的成绩而高兴。

没有什么事情是不可挽救的，我欣赏刘欢的《从头再来》：心若在，梦就在，天地之间还有真爱；看成败，人生豪迈，只不过是从头再来...人生值得后悔的事情太多，也太少。

加油！