歐拉的上帝公式

圓周率π,是任意一個圓周長和直徑的比值,這個數約等於3.14,圓周率後面100位數字為3.1415926535 8979323846 2643383279 5028841971 6939937510 5820974944 5923078164 0628620899 8628034825 3421170679…… 這是我們小學就開始接觸的一個無理數,它最大特點就是無限不循環,沒有任何規律可言。

歐拉的上帝公式

圓周率

在數學中,有一個被稱為自然常數(又叫歐拉數)的常數。之所以把這個數稱之為自然常數,是因為自然界中的不少規律與該數有關。不過,這個數最初不是在自然界中發現的,而是與銀行的複利有關。想象一下,如果把錢存在年利率為100%的銀行中,一年之後的錢將會增加為原來的(1+1)^1=2倍。假如銀行不用這種方式來結算利息,而是換成六個月算一次,但半年的利率為之前年利率的一半,也就是50%,那麼,一年後的錢將會增加為原來的(1+0.5)^2=2.25倍。同樣的道理,如果換成每日,日利率為1/365,則一年後的錢將會增加為原來的(1+1/365)^365≈2.71倍。也就是說,隨著結算時間的縮短,最終收益會越來越多。倘若結算時間無限短,那麼,最終的收益會變成無窮多嗎?這個問題等同於求解下面的這個極限:


歐拉的上帝公式

e的計算公式

這個結果就是自然常數e。另據證明,自然常數e是一個無理數,所以它是一個無限不循環的小數,具體數值為2.71828……。

歐拉的上帝公式

表示自然常數e的神秘圖片

從上面這些圖片中,我們是否感受到了e這個數字為什麼稱為自然常數的原因?是否感受到了這個數字本身所含有的某種神秘感?

萊昂哈德·歐拉(Leonhard Euler ,1707年4月15日~1783年9月18日),瑞士數學家、自然科學家。

歐拉的上帝公式

歐拉

1707年4月15日出生於瑞士的巴塞爾,1783年9月18日於俄國聖彼得堡去世。歐拉出生於牧師家庭,自幼受父親的影響。13歲時入讀巴塞爾大學,15歲大學畢業,16歲獲得碩士學位。歐拉是18世紀數學界最傑出的人物之一,他不但為數學界作出貢獻,更把整個數學推至物理的領域。他是數學史上最多產的數學家,平均每年寫出八百多頁的論文,還寫了大量的力學、分析學、幾何學、變分法等的課本,《無窮小分析引論》、《微分學原理》、《積分學原理》等都成為數學界中的經典著作。歐拉對數學的研究如此之廣泛,因此在許多數學的分支中也可經常見到以他的名字命名的重要常數、公式和定理。他發現瞭如下公式:

歐拉的上帝公式

歐拉公式


歐拉的上帝公式

代入,得:

歐拉的上帝公式

歐拉早年曾受過良好的神學教育,成為數學家後在俄國宮廷任職。一次,俄羅斯女皇邀請法國哲學家狄德羅訪問。狄德羅試圖通過使朝臣改信無神論來證明他是值得被邀請的。女皇厭倦了,她命令歐拉去讓這位哲學家閉嘴。於是,狄德羅被告知,一個有學問的數學家用代數證明了上帝的存在,要是他想聽的話,這位數學家將當著所有朝臣的面給出證明。狄德羅高興地接受了挑戰。第二天,在宮廷上,歐拉朝狄德羅走去,用一種非常肯定的聲調一本正經地說:“先生,

歐拉的上帝公式

,因此上帝存在,請回答!”狄德羅的學識讓他無言以對,而周圍的人哈哈大笑。最後只得灰溜溜回國。

我們可以猜想,狄德羅為什麼在這個公式面前對歐拉無言以對。首先,這個公式只是歐拉發現的,而不是歐拉創造的,也就是說,這個公式不管有沒有歐拉這個人,它都一直存在,只是歐拉首先發現了它。其次,因為

歐拉的上帝公式

都是無理數,即無限不循環小數,也就是說,世界上沒有一個人能說清楚這兩個數到底等於多少,而

歐拉的上帝公式

更是一個虛數,現實世界中根本找不出這個數字所對應的含義,但這三個世界上沒人說得清的數字放在一起,卻把0和1這兩個最常用的數字聯繫在了一起,這種事情,除了上帝能夠做到,還能有誰呢?


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