黑客勾股定理(黑客勾股定理公式)

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霍金 大设计 对科学的理解是什么

曰:遂古之初,谁传道之?

上下未形,何由考之?

冥昭瞢暗,谁能极之?

冯翼惟像,何以识之?

明明暗暗,惟时何为?

阴阳三合,何本何化?

圜则九重,孰营度之?

惟兹何功,孰初作之?

斡维焉系,天极焉加?

八柱何当,东南何亏?

九天之际,安放安属?

隅隈多有,谁知其数?

天何所沓?十二焉分?

日月安属?列星安陈?

《天问》屈原

我们都是充满好奇心的人,对外界各种新鲜的,甚至是稀奇古怪的事物,通常有一种想探究的冲动。就算是没有好奇心,也有恐惧心,对于未知的事情,保持着一种敬畏。想“不语怪力乱神”关起门来,把恐惧挡在外面,似乎效果并不好,反而容易把神奇的自然界挡住,把自己囚禁在人伦的笼子里。于是,我们能怎样理解世界,宇宙是怎么样运行的,现实实在是什么,实在从哪来,宇宙需要创造者吗等问题有时会在我们心里画下问号。本来这些问题以前是由哲学家来回答的,但哲学没有跟上科学,尤其是物理学的发展。现在由科学擎起了

知识发现的火炬,带领人类探索更多未知的领域。

一、哲学死了。

哲学死了,因为哲学没有跟上科学发展的步伐,霍金在《大设计》中非常肯定的说出了这句话。是啊,从伽利略在比萨斜塔扔下一轻一重两个铁球来验证亚里士多德的物体下落理论的那一刻起,哲学对于自然的探索就像是芝诺悖论里的阿基里斯一样,永远追不上科学这只乌龟了。

当古希腊人吸收公元1600年前的古巴比伦人创造的包括二次方程式等数学问题的解法的时候,古希腊的哲学家泰勒斯还只能通过观察,归纳来猜测万物的构成。可以说数学自身的发展程度在当时就比古希腊哲学更深邃。

希腊哲学是从自然哲学开始的,哲学家们有着一颗比常人多得多的好奇心,通过对自然现象的观察,哲学家们否定前人的结论,推出自己的结论。最终在亚里士多德手里汇集升华。亚里士多德有一句名言:“吾爱吾师,吾尤爱真理。”这句名言显著的体现了他对学术的批判和求真的精神,并且贯穿于他那百科全书式的著作中。亚里士多德是那个时代的佼佼者。他研究形而上学,他研究逻辑学,他研究文艺学,他研究伦理学,他研究精神哲学,他研究教育学,他研究自然科学(包括物理)。研究的范围相当广泛,研究的深度也相当深(当然错误也不少)。我想用爱因斯坦下面的话来评价亚里士多德,我觉得对他而言是无上的光荣。不是因为这句话是爱因斯坦说的,而是因为整个科学确实就是架构在其研究结果-形式逻辑上的。

"西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础,那就是:希腊哲学家发明的形式逻辑体系(在欧几里德几何学中),以及通过系统的实验发现有可能找出因果关系(在文艺复兴时期)。"

不知道在这两三千年的历史里,中国有哪个思想家,哲学家能够在知识的广度和深度上接近或者达到同时代世界的佼佼者的水平。可能墨子算一个,可能仅此一个而已。说到墨子,不得不提提这位先秦诸子中最特别的一位,他思考的范围,他所从事的事业是诸子所无法比拟的。可以毫不夸张的说,正是有了他,才使得先秦的科学史不至于暗淡无光。墨子出身“贱民”,他会做木工,曾花三年时间做了一只木鸟在天上飞了三天。他研究政治伦理学,他研究几何,他研究物理学,他研究逻辑学,他研究修辞学,他研究军事学,甚至亲身领导战争。可惜在《史记.孟子荀卿列传》中,关于墨子只有简单的一句话“盖墨翟,宋之大夫,善守御,为节用。或曰并孔子时,或曰在其后。”

古希腊哲学家群中还有一位影响力非常大,和科学有关值得一提的人物,他就是毕达哥拉斯(大概生活在公元前500年左右,也就是和孔子同年代)。我们所说的勾股定理在西方就叫毕达哥拉斯定理,因为他发现了勾股定律。毕达哥拉斯有个非常著名的思想:“万物皆数。”他的教派非常神秘,把数学,几何,天文,自然科学,巫术宗教融合在了一起。在他看来,自然界的所有事物的背后都是数和几何。看看现在的物理理论,和他的思想是不是非常相似?他对数,几何,天文的思想深深的影响了柏拉图,所以柏拉图非常重视数学。据说在柏拉图的学园门口立着一块牌子,上面写着:不懂几何者免入。柏拉图为教育定下的四艺中就有算术,几何(平面,立体),天文学,音乐,并成为西方教育的源头,深远的影响后世,后世西方很多著名的哲学家中就有既是数学家,又在哲学上也有独特创见的人:笛卡尔,莱布尼兹,罗素等等。我们的圣人孔子也在其六艺中定有数学教育,不过此数学教育似乎只是九九乘法表?

大名鼎鼎的柏拉图有种追求理性的精神,经典的洞穴寓言就是关于这个理性精神的寓言。他认为感官是不可靠的,人被感官所囚禁就如人被囚禁在洞穴里面一样,感官经验就如同在洞穴里看到的外部世界的影子一样是虚幻的东西。只有脱离感官经验,进行理性的思辨才能够从洞穴中逃出来,获得真理。老子对于感官感觉也有一说:“五色令人目盲,五音令人耳聋,五味令人口爽。”两者对于感官感觉的作此评价到底目的是为了什么,这和科学的发展有什么关系,只有我们后人仔细思考了。

古希腊哲学群中还有一位虽然对科学没有直接贡献,但是也同样影响深远的人-芝诺。虽然芝诺不是第一个提出悖论的人,但是芝诺提出的一系列悖论,却是影响最大的,其中最著名的就是就是阿基里斯悖论和飞矢不动论。在他之后,最出名的悖论就是关于集合的罗素悖论。中国古代名家的惠施虽然也说过一些如“卵有毛”,“鸡三足”等悖论,但可惜的是这些似乎多是文字上诡辩而已,更可惜的是不多的悖论后来也几乎无人关注了。

正如大家所知道的,虽然哲学家们的思想结晶也许被科学的大幕所遮掩,但他们的精神和方法将会永远星光熠熠的闪烁在我们心灵的夜空,为我们指明方向。

二、宇宙的终极理论候选者-M理论。

我们已经习惯了物理学家给出的通常由主要几组非常简洁的方程式组成的物理理论,如牛顿经典理论,麦克斯韦尔的电磁定律,爱因斯坦的质能方程式。虽然这些方程式非常简洁,但是令人惊奇的是,这些方程式却在很高精度上符合我们对宇宙的观察。我不禁在想,如果真是有造物主的话,那这个造物主一定是个数学家。

一代又一代的物理学家为我们展示了造物主的神奇,他们的理论如同生物一样进化,日臻完美。我们不知道是否有一个单一的理论能够涵盖宇宙的所有规律,也不知道物理理论是否有最终的尽头。但是现在,霍金提名了一个终极理论的候选者-M理论。

霍金说,和以往的物理理论不同的是,以往的物理理论通常是单个的,但是M-理论不是单个理论,而是由不同的一些理论组合在一起,各自能很好的解释各自所考察的物理现实。M理论就像一张地图,其各个分支就像地图中的某一块,有重叠的区域,同时又有互不相关的区域,共同构成了M理论。

霍金继续提到,我们不仅要了解宇宙怎样运行,同时我们必须问为什么:

1. 为什么宇宙有东西而不是没东西?

2. 我们为什么存在?

3. 为什么是这套理论而不是其它理论?

三、定律的规则。

日晷之离,不鼓缶而歌,则大耄之嗟,凶。《易经》

古代人对因果关系有独特的理解。由于古代人对于自然界各种奇异的现象了解不够,所以会形成以我们现在的眼光看来荒诞的因果观。如月蚀产生的原因,中国人有天狗吃月亮一说,西方人则有狼抓了月亮之说。显然中西方的古人都把月蚀产生的原因,归结成是某种超自然生物的行为结果。所以月蚀的时候,中西方古人都要弄出很大声音,想把这个超自然生物吓走。但是随着他们经常的观察,他们发现不管他们是否弄出响声,月蚀照样会消失。而且他们发现月蚀的出现总是相当有规律。古巴比伦人就发现了这个规律,而且很好的预测了月蚀出现的时间。

由于古代人对宇宙的认识不够,所以就采用巫术和神话来试图解释自然规律。他们想象万物有灵甚至宇宙本身就是个生命体,想象神能够控制宇宙和人。随着人类对宇宙的长期观察,慢慢形成了巫术和神话之外的一些宇宙观,因果规律观。在西方,古希腊人泰勒斯是目前保留下来的文字记录中最先具备这种观点的人。他把万物视作一种单一的物质,这体现了一种还原观,即把不同事物的特性排除掉,而只抽取其本质。从他开始,一代又一代的人接着观察自然,同时提出自然现象的规律。与现代大多数中国人把宗教和科学完全对立不同,在科学发展的这段期间,宗教、神一直都是伴随着哲学家,科学家们的。即使是牛顿本人,对上帝也是笃信不疑的。对他来说,发现宇宙运行的规律,就离上帝更近一步。中国道教对于道,对长生也有追求,在技术上也有一些成就,如火药的发明,但为什么没有在科学理论上有所贡献,这个值得我们思考。

艾萨克•牛顿(Isaac Newton)绝对是一个值得大书特书的人,他在科学史上带来的影响几乎无人能及,死后被当做国王一样安葬。英国诗人亚历山大•蒲柏在他的墓志铭上写着:自然与自然的法则在黑夜隐藏,上帝说,让牛顿出世!世界一片光。我们中国也有类似的一首据说是处在资本主义萌芽期的宋代的儒家写的诗:天不生仲尼,万古如长夜。真是两首意义非常深远的诗!按照孔子做人的标准:温良恭俭让,估计牛顿是一个都挨不着边的。他嘲笑同期的科学家胡克,他和莱布尼茨争微积分发明权,他好财,花在炼金术上的时间可能比物理上都多。偏偏这么一个人,被英国人视作英国历史上最不能缺的两个人,另外一个人是莎士比亚。不知道对于中国人来说,哪两位是中国历史上最不可缺的人呢?推而广之,如果要选两个对世界历史最不可缺的人,大家会选谁呢?

如前所述,对于定律的起源,是不是有不按定律的奇迹,是不是只有一套定律等问题,由于宗教的影响,即使是开普勒,伽利略,笛卡尔,牛顿这些伟大的科学家,全部都认为,定律是上帝的杰作,他们都认为有一个超然于科学之外的神存在,这个神可以创造奇迹。对于有没有上帝这个问题,拉普拉斯是第一个清晰表达科学决定论的:给定某个时间宇宙的状态和一套完整的科学理论,按这个理论可以推出宇宙的过去和未来。据说拿破仑曾经问这位著名的数学家,上帝是怎么让宇宙符合科学定律的,拉普拉斯很自豪的告诉他:“陛下,我不需要上帝这个假设。”也就是说宇宙万物均符合科学定律,包括人及其精神!

四、什么是实在。

霍金在书中以圆形鱼缸里的金鱼作为例子,解释了什么叫模型。对于圆形鱼缸里的金鱼来说,鱼缸外直的东西也会被金鱼当成是弯曲的。我们对于外部实在的认识是不是也像鱼缸里的金鱼,是扭曲的?或者像黑客帝国的电影中所拍摄的一样,人不过是生活在超级智能计算机虚拟的现实里?我们接触的实在到底是不是就是确切的“实在”呢。物理定律描述给我们的实在又是什么呢?

在谈到实在的问题前,霍金先回顾了天文学的模型。最先提到的是托勒密的地心说,为了满足地球处于天体中心,解释各天体运动的轨迹,托勒密的地心说模型比较复杂。由于托勒密的地心学说很好的迎合了当时基督教,所以一直被视作完全正确的模型,直到哥白尼提出日心说。哥白尼的日心说重重的震撼了罗马教廷,被视作西方近代科学的开端。因为日心说对当时基督教的宗教学说冲击很大,所以经过伽利略,布鲁诺,开普勒等人付出的心血甚至生命才赢得赞同的。

下面这一段是描述布鲁诺坚持日心说,反对罗马教廷,被罗马教廷关押折磨七年,最后被火烧死的场景:

1600年2月17日凌晨,罗马塔楼上的悲壮钟声划破夜空,传进千家万户。这是施行火刑的信号。通往鲜花广场的街道上站满了群众。布鲁诺被绑在广场中央的火刑柱上,他向围观的人们庄严的宣布:"黑暗即将过去,黎明即将来临,真理终将战胜邪恶!"最后,他高呼"火,不能征服我,未来的世界会了解我,会知道我的价值。"刽子手用木塞堵上了他的嘴,然后点燃了烈火。布鲁诺在熊熊烈火中英勇就义。

几乎就在同一时期,在中国也有一位类似的人物:

1602年,李贽因为不满封建传统教条,和假道学,他批判了孔子,并贬斥《孟子》《论语》,最后以“敢倡乱道,惑世诬民”的罪名被关入监牢。在监牢里,他借着剃头的时机,抢过剃刀,割喉自杀,两日后才气绝而亡。

现在我们知道日心说对天体实在的解释也不是完全正确的,它只是比地心说的模型更加正确。到底实在是什么?经典物理学认为存在真实的独立于观测者的外部世界。一个物体放在那,不管什么人去测量物体的各种属性,测量得到的结果都是一样的。针对这种实在观,传统上还有一种反实在的观点。反实在观的人认为经验知识和理论知识有区别,他们认为观察和试验是有意义的,而理论知识只是有用的认识手段并没有具体表达对观察到的外部现象任何更深入的真理。有些反实在主义者想把科学严格限定在可观测的事物中。所以19世纪很多人拒绝接受对于没有见到过的原子的理论。其中最极端的就是乔治.巴克莱,他认为除了头脑和头脑产生的观念外,没有任何东西存在。这位巴克莱先生对于中国的学生是相当熟悉的,因为在政治课本中被当做唯心主义的反面榜样,一代又一代的教给学生(不知道现在的政治课本还有没有提到他)。而霍金在书中提出了一个观点:不存在独立于图像或者理论之外的实在。实在就是基于模型的,物理理论或者世界的图像是一个基于数学的模型,一系列的定律把模型中可观察的元素联系在一起。人类是自然界的一份子,我们无法使我们在对自然进行观察的同时不对自然进行任何影响,实在就是我们对自然观察并且产生影响后的一个基于模型的外在。对于人类或者圆形金鱼缸中的金鱼来说,两者看到并形成的模型都是实在,因为人类无法脱离他所能观察到的外在。就像当初电子被观察到以前,我们的科学模型已经预测出了电子存在,并很精确的预测了电子的行为。即使我们的肉眼没有看到电子,但我们知道电子确实存在。同样的道理,现在质子和中子中的夸克依然没有被观察到过,自由的夸克从来不存在自然中。模型中的夸克符合我们对亚核粒子行为的观测。

基于模型的实在能够提供一个框架来论述这样的问题:如果世界是在有限时间以前创造的,那在创造之前发生了什么?早期基督教的圣.奥古斯丁的回答是时间是上帝创造的,在上帝创造时间之前,没有时间。这个回答是一个可能的模型,即使从现在得到的各种证据看来,这个模型有些陈旧。另外一个模型是宇宙大爆炸理论。这个理论能够解释我们目前关于宇宙的大部分观察,所以这个模型更加有用。但是,没有模型能够说比其它模型更真实!

看完上面得到的结论,可以想见各路江湖人士会跳起来问:“既然没有模型比其它模型更真实,那我们的模型对宇宙的解释为什么就不科学,不正确或者不好而科学的解释就更正确更好呢?”所以霍金提供了几条对好模型的判断依据:

1. 模型应该简洁的。

2. 包含少量任意的或可调整的元素。

3. 能解释所有对目前现象的观察结果并与观察结果保持一致。

4. 能够对未来观测提供可证伪的明细信息做出明细的预测。

霍金接下来举了亚里士多德的模型作为例子,讲了下按依据判断。亚里士多德认为世界是由土,气,火和水组成。这个模型比较简洁优雅,但是不具备可调整的元素。并且在很多情况下,不能够做出确定的预测,如果做出了预测,也与实际观测不符。最著名的就是亚里士多德认为重的东西比轻的东西下落快。这个预测被伽利略证实是错误的。说到这里,大家可以根据这个依据比较下阴阳五行理论。

讲完上面的判断条件,霍金承认这些判断都是很主观的。比如对简洁的判断,就不是那么容易客观度量的,但是对于科学家来说又是非常重要的,让科学家引以为豪的:纷繁复杂的现象被压缩到一条定律里面。众所周知,一项科学理论一旦提出来,通常会对某些未知的事物进行预测,这就构成了第四条可证伪性判断。这些预测最终得到检测时有些会是正确的,有时候则不会。如果预测不正确,科学家通常不会完全抛弃这项理论,而是不断对理论进行某些修正,直到对这个理论的修正到显得非常笨重,不简洁和人为化程度很高,才会被放弃。在哈勃总结星系谱线红移得出宇宙膨胀学说的时候,同时期不断有科学家试图修正静态宇宙模型的理论来迎合观测。不管他们如何修正模型,哈勃的宇宙膨胀模型仍是符合观测的模型中最自然的,最后被大多数科学家所接受。

霍金在这一章的最后用光的波粒二像性做了对什么是基于模型的实在的总结。对光的研究中国可以追溯到墨子而西方则可以追溯到古希腊,其中最著名的是欧几里德,又是他!光到底是波还是粒子?这个问题曾经在近代科学家中间争论过很久,其中两个物理学的巨人牛顿和爱因斯坦还参与进来。牛顿认为光是粒子,并用它很好的解释了光的折射和反射现象。但是光是粒子的理论解释不了牛顿自己发现的被称为牛顿环的光干涉现象(即光干涉后形成明亮相间的圆圈)。通过不断的修正模型和理论,到了十九世纪,光是波几乎已经成为共识,光表现的粒子现象也被光的波动理论很好的解释,除了最基础的一个困难,光作为波运动时的载体是什么。就在光是波的被认为是正确的,而光是粒子的被认为是错误的时期,赫兹发现了光电现象,显著的表明光是粒子。到了20世纪,爱因斯坦发表了一篇题为《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文,这篇论文就是阐述光的波和粒子的二象性问题,即光在平均时间上是表现为波,而在某个时间点上表现为粒子。正是这篇文章而不是相对论让爱因斯坦获得了1921年的诺贝尔物理学奖。波粒二象性对当时的人们的观念是个相当大的冲击,因为就人的日常经验来说,水波是波,其运动就完全不像粒子,而小石头、沙子等粒子的运动表现就完全不像波,没有东西既像波又像粒子。正是摆脱了日常经验的桎梏,波粒二象性得到承认。不管是光的波动说还是粒子说,都解释了光的这些现象的某一部分,但不能说哪个模型更好更体现实在,他们是模型上的实在。所以霍金认为M理论也如光的波粒二象性理论一样,不是单个理论,但是M理论中的每个理论解释了现象的一部分,这些理论又在某些现象的解释上是重叠的,所以可以认为是在一个理论框架中。终极统一理论不像传统上科学家所期盼的那样,是单个理论,而是由一组理论来解释宇宙,正如光的波粒二象性理论。

参观科技馆观后感

当观看完一部作品后,从中我们可以吸收新的思想,是时候写一篇观后感好好记录一下了。观后感你想好怎么写了吗?下面是我精心整理的关于参观科技馆观后感(精选15篇),欢迎阅读与收藏!

参观科技馆观后感 篇1

哦,人真多!这就是我在科技馆里听到人们的心声。我怀着这种好奇参观了科技馆,首先来到了第一层。一楼为机械、材料、交通、能源、航天技术四大展区;我知道了些什么,纳米技术和原子排列然后我来到了第二层。现代通讯技术,虚拟人现实,显示技术,微电子技术,传感器,电子和计算机应用技术等等。

然后,我来到第三层。三楼可以说是最有意思的一层了。

那儿有个展品叫《窥视无限》。在镜面上可以看到无限重复的图像,我用手轻轻转动镜框,发现所有的图像位置都随之改变。

然后我继续向前走,看到一个标牌,上面写着“斜坡小屋”。我好奇地朝那里走去,看到一群人从里面走出来,摇摇晃晃,晕头转向。我很奇怪:难道变成这样还不如一间倾斜的小屋?当我走进去的时候,谁知刚进门,我就撞到了一面墙上,使我眼冒金星,片刻后才缓过神来。近看才发现这房子很特别,一边高,一边低,我就是撞到那边低的。我小心地向前走着,可是身体总是不由自主地向下倒,每一步都十分艰难。这里应该有这个小木屋的简介。所以我慢慢地靠在墙上,四处张望。果不其然,对面的墙上挂着一张介绍牌,我猛然冲上去,抓住一条栏杆,迅速地看了下去。可几句话也没看清,我的手一松,又掉到了矮墙上。就在那时,我看到另一个球停在某一圈轨道的一端,并且仍然停在高处,我感到奇怪:莫非那一端有磁铁不成?我又冲了上去,很快就看完了指令。

最终了解到:环形轨道相对于平地的倾斜方向与棚屋的倾斜方向相反。在看完第四届中国古代科技成就展之后,我们终于回家了。

真的是没有白费力气,让我学到了很多科学知识,以前我觉得不可能的事情,不可能实现的事情,现在全部出现了,可见现在科技有多发达!将来我一定要好好学习,掌握更多的本领,为祖国科技展贡献自己的一份力量。

参观科技馆观后感 篇2

伴随着技术的进步,越来越多的高科技展现在我们的眼前,比如智能手表、GoogleGlass、MYO等等,这些上个世纪人们不敢想的东西,在市场中脱颖而出。老师今天带我们去参观科技馆。

我们在老师的带领下来到科技馆,里面是各种稀奇古怪的东西,在一声号令下,我们分散开来,去鼓吹那些传说中的高科技。首先,我来到了离我最近的一个似乎是让我们开锁的装置上,接着,就有一群人围着我们,用2根绳子和2个铁环,开锁,也就是说,让我们用这些极少量的道具,来打开两个锁在一起的铁环,这是完全不可能的!此时,人群中有个人走出来,他小心翼翼地拿起铁环,又腾出一只手,把绳子绕了个圈,把它解了,又把铁环扭了一下,锁就打开了,我和同学们看得目瞪口呆,纷纷上前跃跃欲试。

解锁后,我又四处游荡,找到了一台有两个握把的仪器,我走近一看,原来是一台心率测试仪,使用方法:将手握在握把上,等待15秒,机器就会计算出你的心率,我上前握住手柄,只见屏幕上出现的直线,就像电视里病人用的心跳显示器,不断起伏,每一次起伏,他都显示出我每一次的心率,15秒后,屏幕上就出现了112的字样,原来我的心跳跳动如此之快,比一般人要快很多!有一个同学也想试一试,但方法不对,屏幕上出现了一条直线,就像“game over”一样,他跟别人开玩笑说:“快看!我的心都停止跳动了。

科技展厅里,我还玩了很多没看过的东西,学到了很多稀奇的知识,收获了很多乐趣。当老师要我们回去上学时,我还是有些犹豫,如果有机会,我一定会再回来。

参观科技馆观后感 篇3

青春时代是一个短暂的美梦,当你醒来时,这早已消失得无影无踪了。

——莎士比亚

钻石或明亮或灰暗,因为珍惜它变得昂贵而耀眼;书籍或有趣或乏味,因为珍惜它变得丰富多彩;青春或美好或黯淡,因为珍惜它变得多姿多彩。

去年寒假我和家人一起去了广州旅游。在这个繁华又宽广的城市里,我们显得平凡而又渺小。因为时间问题,我们只能选择比较想去或比较著名的地点去游玩。经过漫长的抉择我们选出了以下几个地点:博物馆、科技馆、长隆水上乐园和欢乐世界、图书馆。在这些地方令我印象最深刻的是科技馆。

推开充满科技感的大门,我看到了充满科技感的展览室。跟着向导我们看到了许多先进的产品。

磁悬浮滑板:刚见到它,你会以为只是一个普通的魔方。不不不!它可不是一个普通的魔方,它采用了钛合金的外表和GPS定位系统,这可以让你摔不灭它,丢不掉它。平常你可以把它当作一个魔方玩,当你想玩滑板时,你只需将魔方拼成爱心形状,它就会变成一个磁悬浮滑板……

另一个高科技产品——iphone12想象机。它是一个无人机和手机的结合,它可以一键变成无人机,通过用手机来远程遥控……

参观完这些产品我不禁发出感叹:这个世界真的太伟大了。是什么让这个世界变得伟大呢?是物质吗?是钱吗?不,是人才。只有知识和人才,才能带领我们越走越远。所以珍惜读书的机会吧,珍惜短暂而又美好的青春年华吧。我们要在青春里努力拼搏、努力读书,创造美好未来。

少年智则国智,少年强则国强,少年雄于地球则国雄于地球,让我们珍惜青春,放飞青春的梦,发挥它无尽的精彩!

参观科技馆观后感 篇4

今天早晨的阳光明媚,天气非常的好,我的心情也格外的好,因为今天我们春游啦!坐标是中国科技馆,这是我们第二次来到这里了。第一次是在二年级的时候,当时我印象最深刻的是用自动售卖机成功买了一瓶饮料,是不是有点小儿科。

这次再来到科技馆,让我印象深刻的是现代通信技术、微电子技术、电子与计算机应用技术。我们来到一个小黑屋子,我看到了许多计算机病毒,它们就是一串串的数字,就能神奇的进入别人的电脑,使电脑系统瘫痪,窥探别人电脑里的信息。我心里暗暗地想:如果我以后能成为一名“黑客”,进入别人的电脑,发现漏洞及时补、发现病毒及时杀,为别人服务,那我就是“红客”啦!

参观科技馆观后感 篇5

北京的五月是非常清爽宜人的,老师带着我们全班同学参观了中国科技馆,一个神奇的科技殿堂。

一进大门,入眼所见的是可以上下伸缩,还可以变色的彩灯,它不但可以变成奥运五环,还可以变成梅花鹿等,真是令人眼花缭乱。再看旁边墙上有一个超大的荧光屏,播放着各种各样的小电影,向我们展示着电子科技的应用。

老师让我们自由组合,四个人为一组,单独参观。我们小组首先来到了二楼,映入眼帘的一个巨大的恐龙骨架,这使我们显得非常的渺小。再往深处走,又看见了一个巨大心脏模型,原来心脏上有血管相连,还有很多神经。还看见了病毒放大五千倍的模型,令我毛骨悚然!还有数不胜数的高科技设备,以及它们工作原理的展示,能让我们更加直观的了解科技的奥妙,以及应用的领域,处处彰显着科技的力量。

在展厅里,各种奇思妙想充斥着我们的视野,展示着科技的神奇,同时也展示科技的创新与发展。虽然很多科技知识及原理我现在还无法理解,但是这能督促我努力学习,总有一天我会揭开它神秘的面。

参观科技馆观后感 篇6

中国科协今年在全国范围内全面启动“中国流动科技馆”项目,

广西馆首次展览设在我市浔州高中体育馆内。6月20日上午,学校组织我们四至六年级的师生一起去浔洲高中的体育馆参观了“中国流动科技馆”。让我收获到很多知识,感受颇多。

进入到“流动科技馆”时,我们都十分兴奋。宽敞明亮的体育馆里面展出了许多有趣的科技知识、科学、数学、物理的原理和生活中的科学应用。有神奇的椭圆焦点、双曲线槽……科技馆的叔叔阿姨还为我们详细的介绍了原理和用途,让我们在体验的过程中也能学到许许多多的知识。

来到“科技天地”,我看到了一种鲜为人知,一般人的家里并不普遍的智能设备——“智能家居”。科技馆里展出了一个迷你的“智能家居”,它可以通过旁边的“遥控器”对“家居”进行操作控制。听解说员和看上面的介绍可以知道,智能家居是在物联网的影响之下物联化体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备连接到一起,给普通对象实现互联互通的网络,给人们便利安全。

我觉得最有趣的是“科学表演秀”。这时,解说员姐姐拿出了一个“小机器人”。这个小机器人是智能的,它为我们表演了精彩的舞蹈,有转圈、倒立等许多动作,最后还向我们这些观众鞠躬谢幕,让我们直拍手称好。还有一个小机器人,它叫“小优”。它比前一个更加可爱。这是一个声控的机器人,它可以识别人的语言而让它做出相应的动作,有趣极了。

虽然我们这次只参观了短短的三十分钟,但是却让我懂得了许多科学道理,让我体会到了科学无穷的奇妙和科技带给人们生活的便利。我想,通过更多的高科技,我们未来的生活一定更加便利,更加美好!

参观科技馆观后感 篇7

位于汾河河畔的山西科技馆,终于开馆了,我早就想去参观了。今天,我和好朋友结伴在妈妈的陪同下,坐车来到了长风商务区,远远的就看见一个巨大球体被照在玻璃罩下面,走近一看原来是个地球模型,我一眼就认出了亚洲板块上的中国,这就是山西省科技馆。

我走进大厅一看,这里可真大呀!我都不知道先从哪里看起,每个地方我都充满了好奇,我仿佛感到了知识的大门正向我打开。整个科技馆一共有4层,负一层是数学展厅和特效影院,一层是宇宙与生命,里面主要有探究宇宙、黄土地——天上飞来的家园、生命的故事和人体的奥秘。二层讲的是机器与动力,并且还介绍了古代、第一次工业革命、第二次工业革命和第三次工业革命的机器和一个东西它是怎么动起来的。三层说了走向未来里面包含有交流、水——生命之源、碳循环。每一个展厅都有些视频和一些小游戏来介绍它们。

我们走进了一层,首先看到的就是关于宇宙的一些介绍,通过介绍我知道了我们的太阳是第三代恒星,也知道了太阳会慢慢变小到最后太阳就会消失。其实月球在之前是不存在的,它是地球被一个小行星撞击之后的碎片慢慢地合起来,就变成了月球,我们要好好感谢月球,是它帮我们的地球挡住其它小行星来装机我们的地球,可以说是保护了我们。

在第二层,我见到了以前的蒸汽机车和蒸汽大力士,并且还玩了滚球游戏,滚球游戏的长度可以围成一个大圆圈,滚球主要是运用一些机械原理,加上几个人的配合才能把球运送过去。

四点半到了,我们也得出去了,因为四点半就清场了,我恋恋不舍地走了出去,但是我们还有两层没有看,妈妈跟我说她改天还要领我来这玩,我兴奋极了。在回家的路上,我心想,科技馆里的东西真是太神奇啦!这次去参观。我不仅玩得开心还开阔了眼界,学到了许多科学知识,我也一定要好好学习,长大以后研究更多的科学知识。

参观科技馆观后感 篇8

5月17日学校组织我们来到中国科技馆参观。

中国科技馆远看像一个巨型的魔方,仿佛藏着无数的秘密。走进大厅,我们的目光都聚集到了“生命螺旋”的雕塑上,我们感受到生命的奇妙,真让人叹为观止。

接下来,我们按照导引依次参观了人体“发动机”、吃出健康、生命的“管道”、吸烟的危害和光的反射五部分展览。从这些展览中,我们通过展品模型、展示体验了解了心脏的构造、血管的运行、健康饮食的重要性和吸烟的危害,也初步学习了丰富的光学知识。而后,我们还进行了有趣的风力动能试验,视觉错觉体验,与门捷列夫“对话”,并了解了人类对太空的初步探索。

这次科技馆之行给我留下了深刻的印象。我了解到科技的发展给社会生活带来了巨大的改善,感受到科技创新为人类带来的好处。同时我也体会到科技发展正面临着巨大的挑战。我们青少年为了将来实现科技强国梦,更应该刻苦学习,练好本领,迎接挑战,为我们祖国的繁荣富强做出自己应有的贡献。

参观科技馆观后感 篇9

寒假里,我去了绍兴市科技馆,里面的东西真是五花八门,多种多样呀!首先来到一楼大厅,展览的是磁铁的吸引力,里面都是一些关于磁铁的产生和磁铁与磁铁相互吸引的一些知识。

然后来到二楼,二楼的科技产品让我大开眼界。我先去了虚拟世界,里面的虚拟科技让我感受到了科学的伟大,我从心底里感到震撼。在众多的虚拟科技里,我比较喜欢虚拟排球,大大的显示屏,屏中间有一个排球网,还有一个排球,当你进去时,显示屏上就会出现自己。当两边有人时,对战便开始了。

一场又一场的比赛,一次又一次胜负,那种紧张的气氛,那种胜利的喜悦,失败后想再夺取胜利的决心,令我难以忘怀。“未来的你”这个游戏也挻好玩,当你给自己拍了照片时,它就会排列出50岁的你、60岁的你和70岁的你。看到自己未来的样子,脸上爬满皱纹,头上长满白发,比我奶奶还老的模样,我都笑得合不上嘴。旁边人看到别人未来的样子也在偷偷地笑。最后来到机器人的世界,特别是那个会弹钢琴的机器人,激起了我的好奇心。当你想听一首歌时,点击后,机器人便快速的弹起了钢琴,美妙的琴声立即回荡在我的耳边。我想,科技人员的机器人是怎么做成的?它的思维能力为什么这么敏捷?是什么东西能让机器人的手指灵活应用……一系列问题从我脑海里冒了出来,虽然现在我有点迷惑,但是我相信,今后我好好学习,长大了掌握高科技知识,一定能弄清楚机器人是怎么做成的,也许我将来还能造机器人,而且造得比现在的机器人还要好呢。

机器人世界里除了那位会弹钢琴的机器人,还有一位导游机器人,它边讲述科技馆地图,一边做着抬头、低头、举手、放手、转弯的等动作,而我们却像跟着导游参观的人群,到了一处又一处奇妙的科学世界。

这次到科技馆参观看后,令我大开眼界,让我看到了科学技术的神奇,感到未来生活的美好,我想现在我一定要好好学习,掌握很多知识,长大了我要做一个专门造机器人的专家,造好多好多机器人,代替人们工作。到时候爸爸、妈妈再也不用像现在一样辛苦工作。

参观科技馆观后感 篇10

今天上午,老师告诉我们去参加科技馆。我怀着高兴的心情回到家,告诉爸爸妈妈这件事,爸爸妈妈也答应我了。我们一起去民族中学参观流动科技馆。给我留下了深刻的印象。

一进民族中学的大门,我们排着队参观了第一个展区,关于汽车模型类的。其中有一个互动展品,也是一个游戏,名字叫做警察抓小偷。它的外表是一辆黄色的自行车,连接着一个电脑显示屏,上面有一个骑着警车的警察,警察的前面有一个跑得飞快的小偷,我来扮演那个警察,想要抓到那个小偷,就必须要快速地蹬自行车的车蹬,显示屏中还会有一些分叉路口和障碍物,另外还会有一些水坑,我要做到同时有速度和敏捷,避开这些障碍物,抓住小偷。

然后我们去了球幕影院,一起观看电影。进去之后,我先看到一个大的半圆形的荧幕,接下来就坐好准备看电影了。我刚坐下不一会儿,荧幕上突然显现出了一些从天而降的火球,吓了我一大跳!又出现了一只对着我们大吼的`霸王龙,还有一群在天上乱飞的翼龙,一些幼龙在地下乱跑。啊,这应该就是侏罗纪时期了。听说,恐龙灭绝的时候,庞大的恐龙无一生还,而小小的蚂蚁钻进了地洞里,躲过了这场浩劫。

接下来给了我内心很大的震撼,我意识到人类应该保护动物,给他们一个温暖的家。

在电脑展区,我看到了一个既会唱歌又会跳舞的小机器人,他可真有趣呀!我们围成一圈儿看他表演,它把我们逗得哈哈大笑。通过这次参观流动科技馆,使我开阔了自己的视野,我相信我们国家的科技一定会更发达的,我坚信!

参观科技馆观后感 篇11

今天早上,我们排了长队,来到了初中的科技馆。这不是一个真正的科学博物馆,而是一个小房间。

走进来,我发现里面的东西很奇怪!首先,我看到许多动物,它们最初是3D的。我们都戴上3D眼镜,看着动物,好像它们是真的一样。我们伸出手去触摸它们,但是我们不能触摸它们。真是奇迹!

我正在看一只小企鹅。当我向左走时,它的头朝向我。我向右边走去,他的头又转向我,这让我大吃一惊。为什么?

我们又参观了下一个。这东西太奇怪了。它像一张网,但感觉像一个平板。还有一个能自动爬上爬下的,这让我们非常惊讶!

还有一个大鼓。我们不需要开枪。只要我们把手伸进洞里,它就会自动响。老师告诉我们这是声波的原理!

还有两面镜子,中间有一辆车,但是透过镜子的反射,我们看到了成千上万辆车!还有两根直杆可以很容易地穿过弯曲的孔。真是太神奇了!

科技馆里有什么奇怪的东西。我真的希望我能去玩!

母亲的话:孩子们的文章提出了几个原因。看来父母应该先努力理解科学的奥秘,然后带他们的孩子去魔法科学讲堂!

参观科技馆观后感 篇12

今天,我们排着整齐的队伍,怀着好奇的心情去参观流动科技馆。

首先,我们来到了机器人表演室,我们聚精会神地看着,共有两种机器人,一种是语音机器人,一种是机械机器人。语音机器人名叫小优,可以和我们互动,还可以满地转圈圈;机械机器人可以像人一样做高难度动作,还可以跳舞呢!现代的科技真发达啊!然后我们看了静电引力,如果一个静电球和另一个静电球之间都会产生电流;还有一种叫金属花的花类,遇见热气就会张开,遇见冷气花瓣就会合上;还有一种弹簧,遇见热气就会上升,另一种遇见热气就会下降。真神奇啊!

然后我们来到了球幕电影馆,看的是《恐龙灭绝之谜》:有一天,充满能量的陨石落在大陆上,与此同时,火山喷发,溪水猛涨,形成了海啸,就这样恐龙从此就在地球上消失了。

最后,我们参观了科技机,有很多好玩的,使我们心旷神怡。

通过这次参观流动科技馆,我感受到了我国科技的发达,从今以后我更要好好学习,将来做一个科学家为祖国做贡献!

参观科技馆观后感 篇13

在烈日炎炎的七月,我们在的组织下参观了科技馆,这天我早早的来到学校门等待那进入展厅是兴奋的一刻。

刚刚进入展厅我就被那些科技小发明吸引住了,不知道要先看哪一个好。纠结了一会,我便和同学挨个看了起来,这些发明中有力学、声学、光学、计算机、虚拟影像、机械还有数学和趣味科学类的一些发明。更有巧妙的勾股定理,古法造纸,应县木塔,记里鼓车。它们上到天文历法,下到水车织机,实在让人惊叹,佩服。

从这些中国古代文明代表物品中,我们不难看出我们的祖先的勤奋和智慧。古代的四大发明,圆周率及其它东西,在世界范围内都遥遥领先。现在,只要我们相信,我们依旧可以做到像曾经一样的灿烂辉煌。

在“探索与发现”展厅,各种奇思妙想充满了我们的视野,展示着科技的美妙与神奇。里面的东西各有各的奇妙,展示了科技的奥秘。人类的文明发展与进步正是由这而来。所以,我们应从现在行动起来,学好每一个学科,学好知识,掌握技能,每一份努力都很重要。

“科技与生活”展厅主要表现科技与生活的关系。科技发展在给人类生活带来深刻变化影响的同时,生活也孕育了科技的创新与发展。

随着科学技术的突飞猛进,信息技术进入寻常百姓家,改变了我们的生活、交流方式。信息就是桥梁,连接了大洋两端,把每个人紧密联系起来,使我们不再是孤立的个体,使我们不再孤单。创新就是这样一点点改变了我们的生活,生活也要求我们不断创新,用我们的双手创造一个更加美好的明天。

在国家发展和历史前进的过程中,最重要的不是经济,不是军事,而是科技。科技的发展决定了一个国家各方面发展的速度,科技不兴,国何以兴?中国科技馆就是中国五千年科技发展的一个缩影,有灿烂辉煌的古代文化,有令人惊叹的现代科技,有回顾,有展望,有,有深思,有前进的决心,也有反省的勇气。它代表了中国文化,也代表了千万中国人对科技的热爱和追求。

“少年强则国强,少年智则国智。”作为21世纪的“新人类”,我们担负着科技发展的重任与父母师长的期望。任重而道远。我们一定要为中国的发展尽一份力,为科技的进步而不懈努力。

参观科技馆观后感 篇14

今年春游,我们四年级去了科技馆。一开始,我对科技馆一点兴趣也没有,我已经去过四次科技馆了!可是这次不一样,这次是有学习任务的。是什么学习任务呢?我一下子就被好奇心调动起来了。

原来,这次的学习任务是一个小本子,上面有很多题,需要我和我们小组的成员一起去填写。我在一个以唐文韬为组长的四人小组里,除了我和唐文韬外,我们组还有张泰祯和张意然。

我们四个人齐心协力,跑遍了整个科技馆,到处寻找做题的线索。我们时而兵分两路,时而共同寻找。终于,功夫不负有心人,我们把本子上的题基本上都做完了。只剩下最后一道——光的反射。

为了写完这最后一题,我们把科技馆又跑了一遍,可依然没有找到。我们问了一个阿姨,阿姨说:“光的反射”在二层。于是,我们把已经找过两遍的二层又找了一遍,但还是一无所获。我们叹了口气,没办法,先吃饭吧。

过了一会,到了集合的时间了,我们依旧没有找到光的反射,只好去集合了。

于是,这次春游便带着这小小的遗憾落幕了。

参观科技馆观后感 篇15

去年暑假里的一天,妈妈带我去参观焦作科技馆。焦作科技馆位于焦作市龙源湖附近,距离我们家也就半个小时的车程,吃过早饭,我们就出发了。

到了科技馆,我们拿出身份证领票,然后跟随排队的人进去参观。

我们先来到了最好玩的“时光隧道”,它像一个巨大的倒着的圆桶,我和妈妈钻了进去,顿时光芒四射,周围的灯光照的我睁不开眼睛,我紧紧的抓住妈妈的手,感觉自己仿佛置身于太空中,一伸手就可以抓住天上的星星,真是太刺激了,玩了一遍不过瘾,我又玩了一遍。

从“时光隧道”出来,我们又来到了“倾斜小屋”。一进去这个小屋,我就有种站不稳的感觉。小屋的地面是倾斜的,使我感到头晕乎乎的,想走动,却怎么也走不稳,我无法控制自己的脚步,我的双腿怎么就不听使唤了呢?这种感觉真的不太好。

接下来,我们又看了许多科普知识,有关血型的,有关煤的故事,还有地震小屋,轻轨遨游云台山,每一处都很吸引人,我们看了又看,简直流连忘返。最后,我又来了个“模拟驾驶”,坐在一个汽车里,当了一次小司机,感觉可真神气!

不知不觉间,一中午的时间就过去了。我的肚子有点咕咕叫了,妈妈说,咱们吃饭去吧,可我还是意犹未尽,在我的再三请求下,妈妈又带我到三楼看了看,三楼有讲解员在讲解,由于时间的缘故,我就只听了听,没怎么玩儿。

我们离开了科技馆,我坐在车里,心里还想着科技馆里那些有意思的现象,今天我不但玩的尽兴,而且还收获了许多知识,真是一举两得啊!

生命密码

按照这个说法,生命密码尊毕达哥拉斯为始祖,有必要了解一下这位数学家。

毕达哥拉斯(Pythagoras),古希腊的数学家、哲学家,大约生活在公元前580年—前500年,和中国的老子大约生活在一个时代,著名的勾股定理就是这位数学家首先发现的,据说“黄金分割”也是毕达哥拉斯学派最早发现的。

毕达哥拉斯只是创立了毕达哥拉斯学派,而并无意创立“生命密码”,只不过“生命密码”的创立者或者推广者一厢情愿地强行认毕达哥拉斯为始祖罢了。

在生命密码的课堂里,有一位名师叫钟缮夤,国内生命密码课堂的推广传播,大部分是钟缮夤老师的功劳,而广西的推广者也都基本上是钟缮夤老师的学员。钟缮夤老师的线下课,一阶普通课程,三天收费9680元,推广期优惠后为3680元;二阶整个课程下来价格大约36800元;如果需要成为讲师,加入导师班,再花64000元进行6天学习。

看一下钟缮夤老师创立并买断版权的生命密码图。

在这个生命密码图的三角形里面,最上面的那个数字就代表你的主性格,例如上图中,三角形里面的9代表这个2012年7月24日出生的人的主性格。

生命密码运用1~9这几个数字诠释不同的性格特征:1 代表领导、创造、自信;2代表沟通、温和、耐性;3代表行动、表达、威信;4代表策划、聪明、稳定;5代表方向、自由、幽默;6代表忠诚、远见、财富;7代表人缘、博学、幸运;8代表责任、权利、野心;9代表机会、正直、智慧。

比如马云就是9号人的代表人物。9号人特质:天使般的人物,超级服务高手,性格开朗、活泼大方、机敏智慧、足智多谋、口才一流、人缘极佳,善于交际应酬,随机应变能力强。任何话题都可以与他人互动并可以谈的很投机。拥有1到8号人的性格,情感丰富,细腻,洞察力强。他们的人格魅力在于让人感到温馨、无微不至并值得信赖。绽放一抹微笑,一次举杯致意,一个深情拥抱,一个幽默笑话,一段绵绵的情话……这都是9号人的风格与特长,先天具有演员的特质。对于梦想,他们永不放弃……机会特别多,说话做事特别可以被人认同……

光是1-9这几个数字展开来讲就可以讲一大堆,而且三角形里面还有不同的数字组合,再加上三角形外面的数字组合,能出好几本书了。

第一次接触生命密码,是敦煌回来后一位战友给我做的生命密码解析,我是6号人,当时觉得说得不太准也没太在意。这次007阅读写作中国行,又一位战友另外拉群,免费讲生命密码一阶课程,认真听了4个晚上共4小时的课。说实话,我觉得战友讲得非常好,这个生命密码课堂培养出来的讲师,讲课水准我是认同的,它的营销推广模式也让我有些佩服。但对于生命密码本身,我不敢苟同。

假设我们只是一道程序,只是0和1衍生出来的不同程序(就像《黑客帝国》),或者说假设世间万物只不过是阴阳两极衍生出来的,而最后这样的假设被证明了是真实的存在,那么或许生命密码就有一定的道理。当然,万事皆有可能,2017年6月16日,量子科学实验卫星墨子号首先成功实现,两个量子纠缠光子被分发到相距超过1200公里的距离后,仍可继续保持其量子纠缠的状态。或许,我们就真的只是0和1而已呢?

只是,我更倾向于德国物理学家沃纳·海森堡的测不准原理。

初识运筹学

《运筹学》系列文章:

首先看什么叫 运筹 ? 正如司马迁在史记中所写: 在小小的军帐之内作出正确的部署,能决定千里之外战场上的胜负。我觉得 “部署、规划”等词都可以用来解释 运筹 的意思。

一个很形象的比喻就是: 领导和他的智囊团在一个会议室里面规划某一个具体的项目以达到预期的目标。 而运筹学就是研究如何更好地进行规划以达到这个目标的学问,它可以给出一个具体的方案,或者给出一些有力的信息。当然了对于一个领导而言,想想也不大可能就完全参考运筹学中一个模型直接给出的方案,再加上有时候并不能直接给出一个方案,而是一些参考的有价值的结论。所有我觉得课本中有一句话总结的很好:

其实不只是领导,我们日常生活中就有很多的例子就可以进行规划,例如我如何从中科大厦去外滩,我们可以选择做地铁、公交甚至直接一辆小黄车骑过去,本着最经济的目标我可以规划出一个方案来。但是因为这些是生活中的小事,我们一般利用一些常识即可判断。

我们来进一步看一下那个 从中科大厦去外滩 的那个规划问题。

我们先只考虑这一些因素,然后我们再对输入变量进行一下分类:

这些输入元素有一定的约束条件,我们用g()来表示。

同时他有评价的标准,我们这里用U=f()来表示。在这个例子中评价标准是“最经济”。

以上这些写成专业化的术语就是《运筹学》课本第7页。

我们把这两个问题分为两个亚问题。

后面的一个问题比较有趣,我们就以上面那个 从中科大厦去外滩 为例,我完全不需要懂什么线性规划啊这些充满数学符号的理论。简单点,我直接做地铁,因为路程相对比较远,地铁比较快,不易堵车。从这个例子中可以看到确实是这样我们不需要用到数学,从实际的经验来看,做地铁也是很好的选择。

但是我们把目光放远一点,如果你要处理的是像课本中说道的比如:“2008年度,制定荷兰火车新时刻表”的这个问题。

这时,我想你是绝对不大可能不动用数学去规划这个问题的。你不可能看看地图,看看火车的参数就直接在纸上写出应该如何安排。所以我们不应该拘泥于一些小的问题,现在把目光放大,放远。课本中又举了一些例子:比如在军事上的,市场销售上的。这时解决这些科学规划问题你不得不去动用数学。

其实《线性代数》一点也不冷门。在我国的学科设置上有大致十二个学科门类,一般认为的自然科学指的是: 理工农医 四大学科门类:只是生物学的两大应用学科: 农学 和 医学 比较重视实验,一般不需要这么多的数学知识。但对于广大的工科专业来说,《线性代数》是非常重要的一门课,很多专业课上要运用大量的数学。我在本科上《数值分析》(数学系的一门专业核心课)课时,当时的数学老师常说: 很多工科专业学得比我们数学专业还要深。

下面进入正题:为什么那么多的线性代数,首先我说一个让人听了有一点不明觉厉的论点: 矩阵的这些理论是第二代数学建模语言。 为了说明这个论点,我分为两部分内容:

语言这个概念不知道大家有没有注意过,它是人类最重要的交际工具,是人们进行沟通交流的各种表达符号,是人们保存和传递人类文明的成果的重要工具。我们一般熟知的有普通话和英语,但是其实数学就是一种语言只不过它注重的是读和写,充满的是大量的 逻辑、结构与符号化的形式体系 。在二十世纪初,曾经有三大数学学派:第一,以希尔伯特为代表的形式化学派,认为数学就是一种形式;第二,法国的结构数学学派,认为数学是一种结构;第三,逻辑学派,认为数学就是逻辑。但是后来我们知道不能简单认为数学就是其中之一,而是应该将三者综合来看待。

我们辩证地来看待一下,既然数学这门语言是充满的是大量的 逻辑、结构与符号化的形式体系 的,那它肯定没有自然语言(普通话、英文等)所拥有的一些能够愉悦人的特性,比如写成小说啊,讲笑话啊这些功能。

没错数学是科学的语言,伽利略层有过类似的名言!这里还要区分两个重要的概念:数学和算术的区别!很显然的一个例子是:我们中国古代很早就知道“勾三股四弦五”,我们在生产实际中如果需要用到直角三角形如果已知两条直角边是3和4,那么可以算出第三条边是5,这是算术。但是上升到勾股定理: a^2 + b^2 = c^2 ,那就抽象出来上升为数学了。

在这个问题上,我强烈建议大家看一下孟岩老师的两篇博文: 理解矩阵 。

一般来说,语言最基本的元素是词汇,搭配和语法。向量就相当于数学语言中的单词,而矩阵就是搭配,再配合上一定的语法,就构成了我们看到的矩阵描述(如课本59页: 单纯形法的矩阵描述 )。

下面说一点闲外话,《黑客帝国》中的用来禁锢人的那个系统也叫矩阵(Matrix)。Matrix 作为一套复杂的模拟系统程序,其基本的运算语言肯定是矩阵。大家可以看看 这篇博文 。

还有我们在下学期要学的《生物统计学》,它是可以写成矩阵形式的,但是我看它没有这样做,我本科学的《生物统计与田间试验》的时候就学了矩阵的表达形式。

我们回顾一下高中曾经算的很头疼的解析几何,我们打的交道最多的应该就是韦达定理了。这个解析几何一般算错一步后面就实在很难算下去。后来进入大学后我发现,有《高等代数》这一门课(线性代数是高等代数中的一部分内容)。大学的计算方式就是利用向量和矩阵来进行运算。它最基本的运算不再是一个实数的运算,而是一群实数同时运算。

我们再来看什么是一个数学模型:对于一个问题,我们能够显式的拿出一个 f(x) 在求解这个问题,给出一个解。那这个 f(x) 就是一个数学模型。只是这个 x 不再是一个实数,而是一个向量或者矩阵。

利用矩阵这排理论我们可以更好地来探讨《运筹学》中的规划问题,所以课本有这么多的线性代数的内容。当然其实我们也没有必要对这些东西研究的很透。正如课本在导言中所写(见下问),我们会用即可!

量子物里有上帝掷骰子吗,相对论有时间的形

《上帝掷骰子吗?量子物理史话》是关于量子论的故事。量子论是一个极为奇妙的理论:从物理角度来说,它在科学家中间引起了最为激烈的争议和关注;从现实角度来说,它给我们的社会带来了无与伦比的变化和进步;从科学史角度来说,也几乎没有哪段历史比量子论的创立得到了更为彻底的研究。然而不可思议的是,它的基本观点和假说至今没有渗透到大众的意识中去,这无疑又给它增添了一道神秘的光环。将带你做一次量子之旅。我们从神话时代出发,沿着量子发展的道路,亲身去经历科学史上的乌云和暴雨,追逐流星的辉光,穿越重重迷雾和险滩,和最伟大的物理学家们并肩作战。除了回顾基本的历史背景,我们还将向着未来探险,去逐一摸索量子论面前的不同道路,闯入人迹罕至的未知境地,和先行者们一起开疆扩土。让你惊叹的,不仅仅是沿途那令人眼花缭乱的绚丽风景,更来自于你内心深处的思索和启示——那是科学深植在每个人心中不可抗拒的魅力。书中以极具诙谐但又不乏科学严谨的口吻叙述了经典物理和量子力学的碰撞,以及量子力学从无到控制整个微观世界的艰难发展历程,回顾了一些我们曾经学过的经典实验。

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读《时间的形状》

第一部分:概览

前不久,买了本超级好书《时间的形状》,读后忍不住拍案叫绝。

一直以来,我都关注科普类书籍,但我发现了一个现象,就是名号越大的科学家,写出来的东西越难看,像霍金那本风靡全球的《时间简史》,我就觉得徒有虚名。以我这样坚持苦心钻研的理科生,都看不懂一两成,我相信绝大多数人买了去也只是当摆设。后来我读了美国记者约翰·霍根(John Horgen)写的《科学的终结》,还有香港商人曹天元写的《上帝掷骰子吗》,才发现业余写手写出来的东西才是真正妙趣横生,让我受益。而这本《时间的形状》横空出世,更让我觉得震撼!

前段时间,我废寝忘食,埋头苦读,在作者的引导下,或闭目沉思,或伏案推演,享受着思维游戏的盛宴。结合小舅子的高中物理教材和向义和编的《大学物理导论》,我终于将全书顺利读完,并在每一处有感悟、有疑惑、有建议的地方都做了批注。激动之余,我忍不住给作者汪洁的博留言,赞其是“古今中外科普写作第一人”!

全书可分四大部分:

第一部分(前言-第五章)遵循历史线索,由浅入深地介绍了相对论。这部分是知识铺垫,大部分内容都可以借助中学物理知识和一点点的想象力就可以理解和领悟。在此,我也要像作者一样高声疾呼,相对论绝不是什么玄妙的知识,普通大众都应可以理解。记得几年前和单位同事的一次聚餐,我跟其中一个(学阿拉伯语的大学毕业生)说:“我今天读了一下午的狭义相对论,觉得有些明白了。”这位同事立即以一种疑惑和不屑的眼神看着我,说:“全世界都只有几个人懂,你能明白?”我希望以后类似这样的对话越来越少。

第二部分(第六章)别出心裁地讲述了相对论在中国的传播和一段让人心酸的文革史,这貌似与科普无关,但实际上与主题密切相关,因为科学是经世致用之学。巧合的是,爱因斯坦也是一位社会活动家,他给罗斯福总统的信就改变了世界,他也差点成了以色列的总统。他对社会主义很有研究,对计划经济和集权主义非常反感。我由此也想到了纳粹德国对犹太人的迫害和对相对论的攻击,还有那个“一百个0加起来,还是0”的故事。爱因斯坦的一些遭遇,和他的中国弟子们在中国的遭遇,是如此相似。科学理论成为政治斗争的工具,科学家成为政治斗争的牺牲品,实在是人类的悲剧。

第三部分(第七章-第十章)对在相对论基础上得出的宇宙观进行了一些引申,内容涵盖了当今各类科普书中诸多时髦的概念,比如时空穿梭、星际旅行、星际贸易、光锥图、果壳宇宙、定域性和实在性之争、超弦理论等。这些都无法再用中学物理知识解释,一般人的智商也很难完全理解,只能是了解一些基本的思想,总之,这部分适合当故事看,某些章节读不懂,或者不感兴趣,完全不影响对其他章节的阅读,也不影响对于相对论的掌握。

第四部分(后记)是作者的自白,太精彩了!作者为了写这本书,废寝忘食,耗尽心血,而且不计报酬。作者一颗献身科普的拳拳之心,实在让人感动,兹将作者最后一段让人动容的话摘录如下:

我这辈子最大的愿望之一是,在我老得快要死掉的时候,收到几张全世界知名的科学家的信或者卡片或者电子邮件什么的任何东西,上面说:年轻的时候曾经看过您写的一本好像是科普类的书,虽然名字和内容现在都已经想不起来了,但是我记得我当年看完以后就毅然投身物理学,以至于有今天的一点点小成就,非常感谢您,祝您一路走好。

如果真有这样的一天到来,我想我会带着非常愉快的心情上路,这远比能睡进豪华骨灰盒,住进豪华墓地来得重要得多。

第二部分:收获

我之所以对该书如此痴迷,是因为它给了我实在太多的收获,兹列举如下,作为自己学习的一个总结:

一、领悟了奥康的剃刀原理(书中叫奥卡姆剃刀原理)。以前从一本含混晦涩的哲学书里看到这一概念,没搞明白,也没留意,而本书中作者举个简单的例子,就让我领悟。

二、学习了辛普森佯谬。一个简单却很有意思的佯谬,以前孤陋寡闻,现在第一次听说。

三、纠正了头脑中“伽利略去世和牛顿出生是同一年”的常识性错误,知道了儒略历和公历的区别。同时,经进一步查证,确定了麦克斯韦去世和爱因斯坦出生是同一年。四位前赴后继的科学伟人,竟然有如此巧合。

四、了解了一种巧妙的测量光速的办法:索菲的旋转齿轮法。真的很巧妙,而且很好懂,想不通为什么不写进高中教材。

五、终于理解了麦克尔逊-莫雷试验的原理,尤其是其控制误差的思想令人拍案叫绝。

六、真正理解了惯性系、非惯性系的概念,从而真正理解了牛顿运动定律。中学五年的物理学学习,居然一直以为牛顿运动定律自然成立,从来没思考过非惯性系的概念。后来读《大学物理导论》一书时知道了还有不符合牛顿运动定律的反例,也就是非惯性系,但没深入思考,在书中提到“惯性力”这个概念时,我居然在其中批注道“提出这个假想概念毫无意义”。但这次结合本书,又查了网上的几篇论文,我终于把这一堆乱七八糟的概念彻底想通了,真的有一种豁然开朗的感觉,以前中学的物理真他妈的白学了!

七、真正理解了“物理规律保持不变”这句话的含义。以前总觉得这句话比较玄,以前的书里也从来没就这句话做过解释。本书举了个简单例子,就让我恍然大悟。原来这个含义是如此简单。

八、真正理解了狭义相对论。掌握一个勾股定理,就完全能自行推导出洛伦兹变换公式,一般先推“时慢”,再推“尺缩”。比较难理解的“车库佯谬”(书中称“长棍佯谬”),我觉得自己也差不多能想通了。说实在的,就狭义相对论这点东西,高中生完全可以理解。要不为什么小舅子的高中物理教材里都有这方面的详细介绍呢?很遗憾的是我以前上学时的物理教材中没有,而市面上那些科普类书籍又都写得太差,导致我到今天才彻底弄明白。

九、理解了广义相对论的基本思想,这一收获是空前的。这么多年来我一直没想通,甚至一度以为广义相对论是玄学,但结合这本书,并参照小舅子的高中物理教材后,才知道广义相对论的基本思想很容易理解。当然,鉴于更深的广义相对论牵涉到非欧几何,这是我的盲点,所以我认为自己对整个理论只懂了三成,第一成是等效原理,第二成是引力或加速度能使光线弯曲,第三成是圆盘实验。但就这三成,恰恰是最基本的思想。非专业人士理解广义相对论,也就需要了解到我这种程度即可。小舅子的高中物理教材暂时只介绍到第二成的内容。

十、以前单知道光速是物质速度的极限,现在还知道光速也是信息和能量传播速度的极限。

十一、头脑中确立了宇宙中任何物体的在时空中的运动速度都是光速的概念,知道了光速可能是宇宙时空的一个几何性质。但这貌似只是爱因斯坦的大胆猜想,理论上如何推导,书中也没介绍。但这个猜想是如此之美,我同作者一样,不得不相信它。

十二、知道了哥德尔的另一个成就,即在广义相对论中发现了允许时空循环的解。以前单知道他那石破天惊的的“哥德尔定理”(克莱因的名著《数学:确定性的丧失》就是专门论述他的这一思想的)。

十三、了解了闵可夫斯基空间,相应地理解了世界线、光锥等概念,名字都很玄,原理其实很简单,中学生都能理解。

十四、更深地理解了双缝干涉实验的意义。

十五、第一次了解了EPR实验、贝尔不等式等概念以及科学界在定域性和实在性之间的争论。

最后还要加上一点收获,即第一次知道中国出了个潘建伟,还有一个黄伯伯。

当然,本书还有其他更丰富的内容,一部分我以前就曾了解,如麦比乌斯带、多维、超弦理论等,因此没列上去,一部分则是我不太感兴趣的,如时间旅行、星际旅行和星际贸易,也没列上去。穿越是目前最为时髦的话题,但我一直认为是在扯淡。即便在理论上有虫洞模型,有哥德尔关于时空圈的解,但由于人类目前的技术及人类体质的局限性,穿越是绝不可能的。我对于此类脱离科学基础的玄学,始终抱有抵触情绪,也没兴趣进一步探讨,这是我的思维和视野的一个局限。

第三部分:亮点

全书的亮点实在太多,我文笔拙劣,只能给出如下一个简单的总结:

一、通俗易懂。本书是真正面向大众的科普书籍,作者在全书中讲述了大量深奥的概念和理论,但全部采用最朴实的陈述,最巧妙的引导,让读者易于理解。一个初中水平的读者,理解全书80%的内容完全没问题。很多概念,我以前反复看过很多别的书都没搞明白,但看了本书都能恍然大悟。我实在太感谢作者了!

二、轻松活泼。本书行文,绝不如教科书似的死板。偏深奥的概念,作者经常会来个巧妙精当的例子,让你恍然大悟。过于复杂的思想,作者会设计几个人物对话,如剥笋般层层解析,让你渐入佳境。古今科学巨人,都在作者设计的舞台上做着精彩的表演,随时可以跳出来与我们对话。牛顿带着仅有的两位学生TOM和JERRY做水桶实验,爱因斯坦化身警长侦破泡利和狄拉克的情杀决斗案,如此等等,不一而足。有限引用的几个数学公式,都是点睛之笔,比宣称一个数学公式都不用的霍金强万倍!

三、风趣幽默。作者有说相声的潜质,里面很多文字都让我捧腹。我只举一个例子,专利员爱因斯坦在局长面前演算洛伦兹公式,让局长大为叹服,但当爱因斯坦惴惴不安地提出要升职的请求时,局长马上板脸正色说要公事公办。在作者笔下,出道前的爱因斯坦居然混得如此之惨,这让我们忍俊不禁。

一个人写科普书写到如此水平,实在是一个奇迹!我实在是佩服到五体投地!古今中外,迄今为止,我真的还没有发现谁写书的水平超过这本书。也许是我阅历有限,没看到更精彩的书,但作者极力赞扬的《上帝掷骰子吗》(作者曹天元)和《万物简史》(作者比尔·布莱森),我都觉得其实并不如本书。有人说我这个吹捧太过了,作者本人也谦逊地认为自己比不上曹天元和比尔·布莱森,但我还是坚持认为作者排第一,曹天元排第二,至于比尔·布莱森,我没发现他的《万物简史》特别精彩,第三我愿意给霍根,就是那个小报记者。

总之,《时间的形状》这本书实在太契合我目前的知识水平了,给我的收获实在太多了,给我的震撼实在太大了,所以我尤其偏爱这本书。

第四部分:商榷

越是喜欢一本书,就越会鸡蛋里挑骨头,于是,我也想就书中的一些小小细节与作者进行一番商榷,完全是个人想法,幼稚之处敬请作者原谅。如下:

一、第10页关于奥卡姆剃刀原理的调侃,把“王刚”改为“李刚”可能会更加无厘头。

二、第16页初次出现谢耳朵时,建议做个注释,毕竟不是人人都看过美剧《生活大爆炸》的。起初我怀疑是我out了,但我问了身边其他几位年轻人,貌似也都没看过。

三、第16页,一元二次方程aX2+bX+c=Y,按通用写法,Y应该写成0,否则容易被当做二元二次方程。

四、第21页,按照作者的描述,其对惯性系的理解是“互相保持静止或匀速直线运动的参考系”,其实这是一个“惯性系对”的概念,而一般物理学教材上的对惯性系的定义(也是传统定义)都是说“惯性系就是指牛顿第一定律成立的参考系”,这两个定义是有本质区别的,传统定义要狭隘得多。比如,两个在传统定义下不是惯性系的参考系,如果互相相对静止或匀速直线运动,按本书的的定义,仍可理解为惯性系对,二者遵循的物理规律也确实相同。世界上本来就没有绝对的静止和运动,没有绝对的速度,也没有绝对的加速度,因此,单独说一个参照系是惯性系或是非惯性系其实都是不科学的,只能说两个参考系互为惯性系对或非惯性系对。也就是说,本书的定义(即“惯性系对”的概念)更加普适,也更加深刻,我是赞同作者的这种理解的。但是,如果作者能对两个定义的异同做一个小小的解释,可能效果更佳。

五、第30页介绍胡克时,只提到了他的弹性定律,其实不妨再提提他第一个发现了细胞。胡克的一生成就卓著(牛顿的成就其实胡克至少有一半的功劳),但不幸的是他性格偏执,更不幸的是与牛顿这样的科学巨匠和卑鄙小人出生在同一个时代,于是被疯狂打压,几乎被历史遗忘。今天的我们,不妨多提提他的一些成绩。

六、第31页关于牛顿的水桶实验,有一点遗憾。水桶实验是牛顿为了证明绝对空间的存在而设计的,但是,既然后来狭义相对论已经否定了绝对空间的存在,那么牛顿对水桶实验的解释肯定应该是错的。那到底错在哪呢?很遗憾,本书没有介绍。我想作者肯定知道“马赫原理”。马赫为了批判牛顿对水桶实验的解释,提出了一个具有相对性思想的原理,即:水桶中的水之所以凹下,并不是水相对于绝对空间在转动,而是由于水和宇宙中其他(所有)物体的相互作用造成。我们可以想象两种情形:第一,如果水桶的厚度达到几公里几百公里(即质量达到一定级别),水不动,而水桶转动,也可能导致水面凹下。第二,水桶还是那么薄,水不动,但宇宙中所有其他物体包括水桶在内都围着水转动,也可能导致水面也会凹下。这个思想深深影响了爱因斯坦,爱因斯坦在多个场合都指出相对论的提出马赫功不可没。值得一提的是,马赫原理无论对于狭义相对论,还是广义相对论,都有启迪性作用。首先,批驳了绝对空间的存在,引出了狭义相对论。同时,关于物质的惯性质量是来自于与外部物体的相互作用,则引出了广义相对论。马赫原理如此深刻,如此有趣,而又如此简单(初中生大概都能想明白),是科普书籍的绝佳题材,作者居然漏讲了,实在有点可惜。

七、第44页,讲麦克尔逊-莫雷实验时简要介绍了双缝干涉实验,后面第228页又再次提到该实验,前后两次出场,各有侧重,前者是引出麦克尔逊-莫雷实验,后者是证明上帝掷骰子。但我发现后面对这个实验的概述性介绍居然比前面着笔还多,甚至还有配图,这可能不大符合常规。对于一个完全不了解双缝干涉实验的人来说,当然应该希望在前面讲得越详细越好。

八、第44页倒数第二行,两处把“麦克尔逊”写成“迈克尔逊”,应纠正。既然全书多处都用“麦”字,那就全部都用“麦”字吧。

九、第46页对于麦克尔逊-莫雷实验的关键点,过于惜墨如金。第47页的图,甚至都没标识一下l、v、c等,也完全没写推演过程,这导致我反复研读了相关部分后还是没懂,最后翻了《大学物理导论》,参考了它的配图和公式推导,才把这个关键点搞明白。其实这一部分仅仅牵涉到的一点中学数学知识,作者完全可以把这个过程写出来。

十、第48页,为了增加趣味性,建议加个八卦:“具有讽刺意味的是,麦克尔逊至死依旧留恋“可爱的以太”,而且终生为自己的实验引出相对论这一怪物而懊悔不已。”如果还想进一步八卦,可以把历史上那些搬起石头砸自己脚的故事(即千辛万苦想证明自己的某个想法、结果设计出来的实验反倒证明了自己的想法是错误的)多列举几个,如珀松亮斑、爱因斯坦光电效应、爱因斯坦EPR实验、贝尔不等式等。

十一、第55页下面部分,作者为了说明光速在任何参考系中都不变,设计了电磁波震荡速度的例子和火车厢报数的例子,但我觉得并不具说服力,因为作者的例子都只说明了频率不变,但决定速度的还有波长。按照经典力学的观点,在一只沿着水面飞行的蜻蜓眼里,水波虽然频率不变,但波速却会随着蜻蜓自身的飞行速度变化而变化,推而广之,当我以光速与一条光线同向飞行时,在我眼里,光变成了一种“驻波”,虽然其频率一直保持不变,但波长却为0,所以速度为0。当然,这不符合相对论观点。总之,在我看来,光速在任何参考系中保持不变这一结论是很难通过传统认识来类比的,也是没法用现实中的例子来解释的,只是因为电磁学实验都不约而同发现了它不变,麦克斯韦方程的美感也要求它不变,最后,连目前最精确的MM实验也无法证明它变了,所以暂时只能当它是一个公理,然后用它来推导其他结论(如“尺缩”和“钟慢”效应)。至于你如何接受这个公理,只能靠你自己去想象,去逼迫自己承认,我无法给你通俗简洁的解释。

十二、第81页,论述空间收缩时,有一个很重要的结论居然漏讲了,即“在与运动垂直的方向,无尺缩效应”,而对这一结论恰好有相当简单、而且相当有趣的解释,正适合作为科普书籍的话题,《大学物理导论》中便有一段“火车钻洞”的文字:

设在山洞外有一列火车,车厢高度与洞顶高度相等。现在使火车匀速地向山洞开去,这是它的高度是否和洞顶高度相等呢?或者说,高度是否和运动相关呢?假设高度由于运动而变小了。这样,在地面上观察,由于运动的车厢高度减少,它当然能顺利地通过山洞。如果在车厢上观察,则山洞是运动的,由相对性原理,洞顶的高度应减少。这样车厢势必在山洞外被阻住。这就发生了矛盾。但车厢能否穿过山洞是一个确定的物理事实,应该和参考系的选择无关。因而上述矛盾不应该发生,这说明上述假设是错误的。因此,在满足相对性原理的条件下,车厢和洞顶的高度不应因运动而减小。也就是说,垂直于运动方向上的长度是不变的。

当我把这段文字打出来的时候,我突然发现这个解释其实跟网上有名的“车库佯谬”(也就是本书中的“长棍佯谬”)类似,照这么看,向义和的这个证明似乎也不牢靠,也不具备充分的说服力,否则那个“长棍佯谬”倒是可以证明“在运动的方向上长度也不变了”。“长棍佯谬”最终被证明了是佯谬,那向义和关于“火车钻洞”的解释是否可以认为也是一个佯谬呢?我茫然了!

反正,爱因斯坦到底如何证明在与运动垂直的方向上无尺缩效应的,我还真不知道。小舅子的物理教材中只是简单地写道“经过严格的数学推导,可以得出这一结论”,而本书第71页作者在推导钟慢效应时的一段话也自发地默认了这一点:

当我手上的光子钟来回折腾时,你的飞船就会从A位置飞到B位置,那么我将会看到你手上那个光子钟里面的光子走过的是一条斜线,这是显而易见的,如果光子飞过的路径在我眼里不是斜线的话,光子必定飞到光子钟外面去了。现在我们运用光速恒定不变的原理,因为宇宙飞船上的光子飞行的路线比我手里的光子更长了,也就意味着,当我手里的光子钟“滴答”一次的时候,飞船上的光子钟还来不及“滴答”一次呢。换句话说,当我手里的光子钟“滴答”了10亿次的时候,我看到飞船上的光子钟可能只“滴答”了5亿次。

我第一次读到这段话时,便留有疑惑。虽然说斜线确实要比直线长(直角三角形的斜边总要长于直角边),光子钟滴答一次的时间确实更长了,但本着想象无极限的原则,我要是大胆地假设飞船上的那两面镜子之间的距离压缩了呢(其本质就是在垂直于运动的方向上发生了尺缩效应)?这样虽然是斜线,但可能跟原来的直线一样长、甚至更短呢!那是不是可以证明钟不变甚至钟变快了呢?

当然,我也知道我这个大胆的假设是没意义的,因为它对于解释世界没有任何用处,甚至肯定会与实验观测相违背。既然没用,利用奥卡姆的剃刀原理,就可以摒弃这个假设,而承认其反面,即在与运动垂直的方向上无尺缩效应。

照这么看,“在垂直于运动的方向上无尺缩效应”这个规律可以当作狭义相对论的一个基本前提,甚至可以把它跟狭义相对论的另外两个前提条件并列,作为第三个前提条件,而不是像那本教材里说的,是靠严格的数学推导出来的。如果不把它当作前提,我们会发现推导钟慢效应的过程根本就无法自圆其说,而且向义和的“火车钻洞”也有佯谬的嫌疑。

不知道作者怎么看。

十三、第92页提及了上了断头台的路易十六,其实,我个人感觉查理一世这个名字比路易十六更加无厘头。世界的近代史就是以查理一世被推上断头台作为开端,《查理一世被推上断头台》是我们以前小学历史课本世界史部分的第一章,我这辈子都无法忘记。如果我是作者,我会倾向于用查理一世。当然,这不算是个问题。

十四、第95页作者列举了几个佯谬,在第120页详细解释了前两个,但对后两个则只是在第270页的后记中给了寥寥几句解释,并建议读者自己上网去搜答案,这不太好。因为网上关于这些佯谬大家都争论得面红耳赤,我们急需作者这样的专业人士给我们经典的指导。另外,作者认为长棍佯谬必须考虑重力对时空的弯曲效应,我却看到很多人都是在狭义相对论层面进行解释的,而且我也比较赞同。不知道作者到底是怎么解释这个佯谬的,希望在本书再版时写进去。至于潜水艇佯谬,太难了,我彻底没想明白,也希望作者能一以贯之地用简单通俗的语言给我们讲解一下。

十五、第106页最上面,爱因斯坦在心里暗骂一声文盲,然后说了一些话。这太过突兀!毕竟,爱因斯坦还是赞同消防局长的把电梯开上去引爆这一建议的。所以我觉得爱因斯坦的话应该先肯定一下局长的建议才合理。反正我读到这里觉得挺别扭,我还以为爱因斯坦有什么别的好办法呢!

十六、第111页,图5-1是为了说明小球的轨迹在地面的人看来是抛物线。可以再挖掘一下,即:如果电梯是匀速直线下降,则小球的轨迹是斜线,并没有弯曲。只有电梯是自由落体运动时,小球的轨迹才弯曲。但是,电梯匀速直线下降的状态跟引力场并不等价,自由落体的状态才有加速度,才跟引力场等价。也就说明了,只要有加速度,就会看到运动物体的轨迹弯曲现象。

十七、第109页介绍等效原理的这一节总体思路是先说明加速度与引力场等效,再通过思维实验证明引力能使光线弯曲,然后在最后一段只用一句话说“引力能使光线弯曲,既然二者等效,那么加速度也能使光线弯曲”。实际上,要说明引力能使光线弯曲是很困难的,书中那个思维实验并不直观,我翻来覆去的读相关部分并绞尽脑汁思考,还是很难理解作者是怎么得出引力能使光线弯曲的结论的。其实,先论述加速度能使光线弯曲更简单,小舅子的高中物理教材就是这个思路,我一下子就想通了。有空我再把那段文字包括图片发上来。

十八、第115页,Tom说“这地面有点不平啊”,其实,可以加一句解释:如果圆盘足够大,就平了。起初,我还以为这不平会有什么玄机在内。

十九、第176页有个俗语“焦不离孟、孟不离焦”,像我和作者这样的同龄人也许还知道,但现在的90后读者有谁看过《杨家将》,有谁知道焦赞和孟良的?建议做个小小的解释。

二十、第191页,“结局是往往话讲完了,菜也被吃完了”,这句话跟第2页有重复,可换一个说法。就好像一个笑料,郭德纲可以在不同的剧目中反复引用,但如果在同一剧目中反复引用就不好了。

三十、第226页关于法德足球赛的例子,貌似与主题“上帝掷骰子”无关。不知道作者对此浓墨重彩是否暗藏玄机?如果有,那最好能稍微揭示一下。

三十一、第235页剃刀某位最激烈的知名物理学家,宁愿改行当医生。不知道是谁?建议注明。以前读过一本数学普及读物,作者只要提到科学家,都跟捉迷藏似的,故意不注明姓名,只爱说“某某年,某国的一位数学家做出了什么成就”之类的话,甚至有“某某年,瑞士某科学家推导出了欧拉公式”。我看得火冒三丈,一边也哑然失笑。当然,如果这个人实在不出名,那倒是可以隐去其姓名字号,但作者前面已经说了是知名物理学家,不妨说出来为好,免得让像我这样好奇心十足的人憋得难受。

第五部分:后记

作者在后记中说明了无需列举参考书目。其实,虽然作者没列举,但我在读全书的过程中就把作者提到的一些参考书目整理出来了,如下:

一、《上帝掷骰子吗》(曹天元)

二、《万物简史》(比尔·布莱森)

三、电影《黑客帝国》

四、电影《楚门的世界》

五、美剧《生活大爆炸》

六、美剧《24小时》

七、《从一到无穷大》(伽莫夫)

八、《宇宙的琴弦》(格林)

九、《原子中的幽灵》(保罗·戴维)

十、《不可能的物理学》加来道雄

十一、《银河英雄传说》(田中芳树)

十二、《银河系漫游指南》(道格拉斯·亚当斯)

十三、《三体》(刘慈欣)

十四、《时间简史》(霍金)

十五、《果壳中的宇宙》(霍金)

十六、《大设计》(霍金)

【中级】图像特征工程:HOG 特征描述符

英文原文:

边翻译边学习

特征工程是机器学习算法领域重要的角色。这是进行最多次试验的地方:从现有特征中设计新特征并提高我们模型的性能。世界上一些顶级数据科学家们依靠特征工程来提高他们在黑客马拉松中的排行榜分数。我相信你甚至会在结构化数据上使用各种特征工程技术。

我们能否将此技术扩展到非结构化数据,比如图像?对于计算机视觉爱好者来说,这是一个有趣的问题,我们将在本文中解释它。准备好以特征提取的形式对图像数据进行特征工程吧!

我假设你已经阅读了: 【初级】使用 Python 从图像数据中提取特征

在本文中,我将向您介绍一种流行的图像特征提取技术——定向梯度直方图( Histogram of Oriented Gradients 或 HOG)。我们将了解什么是 HOG 特征描述符,它的工作原理(算法背后的完整数学),最后,将会在 Python 中实现它。

下面的两个图像。你能区分图像中的物体吗?

我们可以清楚地分辨右图有一只狗,左图有一辆汽车。现在让这个任务稍微复杂一点,识别下图中显示的物体:

我想你还是可以分辨出吧?图1 有包含很多信息,比如物体的形状、颜色、边缘、背景等。而图2 的信息相对少得多(只有形状和边缘),但足以区分两个图像。

我想你已经对特征描述符有一些感觉了吧?在图2 中,我们很容易区分对象,因为它具有识别对象所需的必要信息。这正是特征描述符的作用: 它是图像的简化表示,仅包含有关图像的最重要信息 。

以下是一些最受欢迎特征描述符的:

在本文中,我们将重点介绍 HOG (定向梯度直方图)特征描述符及其工作原理。让我们开始吧!

HOG,是一种特征描述符,常用于从图像数据中提取特征。它广泛用于计算机视觉任务中的目标检测。

让我们看一下 HOG 与其他特征描述符不同的一些重要方面:

对此进行正式定义: HOG 特征描述符是计算图像局部梯度方向的出现次数 。

我们现在应该对 HOG 特征描述符是什么有了一个基本的了解。是时候深入研究其背后的核心思想了。让我们开始讨论计算 HOG 的分步过程。

考虑以下尺寸 (180 x 280) 的图像。让我们详细了解一下如何为该图像创建 HOG 特征:

这是大多数人都非常熟悉的步骤。预处理数据是任何机器学习项目中的关键步骤,处理图像时也不例外。

我们需要对图像进行预处理并将宽高比降低到 1:2。图像大小最好是 64 x 128。这是因为我们将把图像分成 8 8 和 16 16 块来提取特征。具有指定的大小 (64 x 128) 将使我们所有的计算变得非常简单。事实上,这是 原始论文 中使用的确切值。

回到我们的例子,让调整原图像为 64 x 128。这是调整后的图像:

下一步是计算图像中每个像素的梯度。梯度是 x 和 y 方向的微小变化。这里将从图像中取出一小块并计算其梯度:

我们将获得此区域的像素值。假设我们在给定的区域生成以下像素矩阵(此处显示的矩阵仅用作示例,这些不是给定区域的原始像素值):

这里突出显示了像素值 85。首先确定 x 方向的梯度(或变化),我们需要从右侧的像素值中减去左侧的值。同样,为了计算 y 方向的梯度,我们将从所选像素上方的像素值中减去下方的像素值。

因此,该像素在 x 和 y 方向上的梯度为:

这个过程会给我们两个新矩阵——一个存储 x 方向上的梯度,另一个存储 y 方向上的梯度。这类似于使用大小为 1 的 Sobel Kernel。 当强度发生急剧变化时,例如边缘周围,幅度会更高 。

我们分别计算了 x 和 y 方向的梯度。对图像中的所有像素重复相同的过程。下一步是使用这些值找到大小和方向。

使用我们在上一步中计算的梯度,我们现在将确定每个像素值的大小和方向。在这一步中,我们将使用毕达哥拉斯定理,如下图所示:

梯度分为是水平和竖直,对于前面的示例,我们将 和 设为 11 和 8。应用勾股定理来计算总梯度幅度:

接下来计算其方向:

因此,角度的值将是:

计算结果是 36。对于每个像素值,我们都能计算出其梯度值和方向。我们需要使用这些梯度值和方向生成直方图。

直方图是显示一组连续数据的频率分布的图。x 轴表示数据值,y 轴表示其频率。在这里,我们将用x 轴表示角度,用y 轴表示频率。

让我们从最简单的生成直方图的方法开始。我们将获取每个像素值,找到像素的方向并更新频率表。还是讨论图三中的红色像素 85。由于该像素的方向是 36,我们将在角度值 36 上添加一个数字,表示频率:

对所有像素值做重复相同的操作,我们最终得到一个频率表,表示角度和这些角度在图像中的出现次数。此频率表可用于生成 x 轴上的角度值和 y 轴上的频率的直方图。这是创建直方图的一种方法。由于每个桶的是1,所以此处生成了180个大小相同的桶。

这种方法与前面的方法类似,不同之处在于这里的每个桶的大小为 20。因此,在这里得到的桶数为 9。同样,对于每个像素,我们将检查方向,并以 9 x 1 矩阵的形式存储方向值的频率。绘制这将为我们提供直方图:

在这里,我们将像素梯度的贡献添加到像素梯度任一侧的 bin 中。更高的贡献应该是对更接近方向的 bin 值。

在 HOG 特征描述符中创建的直方图不是为整个图像生成的。相反,图像被分成 8×8 个单元格,并为每个单元格计算定向梯度的直方图。通过这样做,我们获得了较小块的特征(或直方图),这些块又代表了整个图像。我们当然可以在这里将这个值从 8 x 8 更改为 16 x 16 或 32 x 32。如果我们将图像分成 8×8 个单元格并生成直方图,我们将为每个单元格得到一个 9 x 1 的矩阵。该矩阵是使用我们在上一节中讨论的方法 3 生成的。

一旦我们为图像中的 8×8 块生成了 HOG,下一步就是对直方图进行归一化。

我们在了解这是如何完成之前,首先了解为什么要这样做很重要。尽管我们已经为图像的 8×8 单元创建了 HOG 特征,但图像的梯度对整体照明很敏感。这意味着对于特定图片,图像的某些部分与其他部分相比会非常亮。我们无法从图像中完全消除这一点。但是我们可以通过采用 16×16 块对梯度进行归一化来减少这种光照变化。这是一个可以解释如何创建 16×16 块的示例:

在这里,我们将组合四个 8×8 的单元格来创建一个 16×16 的块。我们已经知道每个 8×8 单元格都有一个 9×1 的直方图矩阵。因此,我们将有四个 9×1 矩阵即一个 36×1 矩阵。为了标准化这个矩阵,我们将这些值中的每一个除以这些值的平方和的平方根进行归一化,结果将是大小为 36×1 的归一化向量。

我们现在处于为图像生成 HOG 特征的最后一步。到目前为止,我们已经为图像的 16×16 块创建了特征。现在,我们将结合所有这些来获得最终图像的特征。

您能猜出给定图像的特征总数是多少吗?我们首先需要找出一张 64×128 的图像有多少这样的 16×16 块?我们将有 105 (7×15) 个 16×16 的块。这 105 个块中的每一个都有一个 36×1 的向量作为特征。因此,图像的总特征将为 105 x 36×1 = 3780 个特征。我们现在将为单个图像生成 HOG 特征,并验证我们最终是否获得相同数量的特征。

我们将看到如何在单个图像上生成 HOG 特征,以及是否可以将其应用于更大的数据集。

如果不进行 resize,结果如下:

这时我们就提取出了对象识别时输入到机器学习中的图片HOG特征了。

1条大神的评论

  • avatar
    访客 2022-12-30 下午 12:14:43

    实在,因为人类无法脱离他所能观察到的外在。就像当初电子被观察到以前,我们的科学模型已经预测出了电子存在,并很精确的预测了电子的行为。即使我们的肉眼没有看到电子,但我们知道电子确实存在。同样的道理,现在质子和中子中的夸克依然没有被观

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