请教年轻禅师?(年轻人问禅师系列!)
1.青年问禅师:“师父,我很爱我的女朋友 。她也有很多优点,但总有那么几个缺点是我非常讨厌的 。有什么办法让她改变?”禅师笑着回答道:“方法很简单,但如果你想让我教你 , 你需要下山给我找一张只有正面没有背面的纸 。”犹豫片刻后 , 年轻人掏出一枚莫比乌斯环 。
莫比乌斯环
莫比乌斯环只有一面 。
2.青年问禅师:“如果内心充满忧虑和烦恼,我该怎么办?”禅师若有所思地说:“你可以随便画一条曲线 。用放大镜把它放大 。周围不是很清晰开阔吗?”
年轻人画了一条皮亚诺曲线 。
Peano曲线可以遍历单位正方形内的所有点,是一条充满空的曲线 。
皮亚诺曲线是可以填充正方形的曲线 。传统概念中,曲线的数维是一维,平方是二维 。
1890年,意大利数学家皮亚诺发明了一种可以填充正方形的曲线,叫做皮亚诺曲线 。钢琴音程[0 , 1]上的点和方块上的点之间的对应关系在数学上有详细的描述 。其实正方形的这些点可以为t∈[0,1]定义两个连续函数x=f(t)和y=g(t),这样x和y取属于单位正方形的每个值 。后来希尔伯特做出了这条曲线 。
一般来说,一维的东西是填充不了二维的正方形的 。但皮亚诺曲线只是给出了一个反例 。
这说明我们对维度的理解是有缺陷的,有必要重新审视维度的定义 。这就是分形几何所考虑的 。在分形几何中 , 维数可以是一个叫做分形维数的分数 。
此外,peano曲线是一条连续曲线,不是处处可导的 。因此,如果要研究传统意义上的曲线,就必须加上可导条件,以排除peano曲线这样的特例 。
3.年轻人又问禅师:“我的脑海里充满了这个复杂的世界,但是我该怎么办呢?”禅师说:“你画一个没有瓶口的瓶子 。总有结束的时候 。不倒出来怎么能放新的进去呢?”年轻人考虑周到 , 拿出一个克莱因瓶 。
克莱因瓶
克莱因瓶
在数学领域,克莱因瓶指的是没有方位的平面,比如二维平面,所以没有“内”“外”之分 。克莱因瓶的最初概念是由德国数学家费利克斯·克莱因提出的 。克莱因瓶很像莫比乌斯带 。克莱恩瓶的结构很简单 。瓶子底部有一个洞 。现在,将瓶颈伸出并拧入瓶中,然后与底部的孔相连 。与我们平时用来喝水的杯子不同,这个物体没有“边缘”,它的表面不会终结 。它也不像气球 。一只苍蝇可以直接从瓶子里面飞到外面 , 而不穿过表面(所以没有内外之分) 。
4.年轻人问禅师:“师傅 , 在单位 , 他们总觉得我太棱角分明,不善交际!”禅师拿出几根柱子放在地上,上面放一块木板,推着推着,说:“你看,只有轮子相互配合,装好的木板才能平稳移动 。能不能找个棱角突出的形状,让木板顺利移动?”犹豫片刻 , 年轻人默默掏出一个勒洛三角 。
勒洛三角形
勒洛三角形勒洛三角形是一条固定宽度的曲线,可以用来搬运东西,不会上下晃动 。
圆弧三角形,也叫勒洛三角形,最早是由机械师勒洛研究的 。圆弧三角形是这样画的;先画一个正三角形,再以三个顶点为圆心,边长为半径画一个圆弧 。
5.青年:“师傅,期末我努力了很久,成绩还是不好 。我的GPA下降了很多 。有什么办法能让我的GPA只升不降?”禅师笑答:“潮起潮落,月满月短 。这个世界上有没有什么定律是不断增加却永远不会下降的?”
年轻人犹豫了一下,说“熵” 。
【青年问禅师系列! 青年问禅师?】熵
只增不减的熵值
1850年,德国物理学家鲁道夫·克劳修斯(rudolf clausius)首次提出熵的概念,用来表示空中任何一种能量分布的均匀性 。能量分布越均匀,熵就越大 。当一个系统的能量完全均匀分布时,系统的熵将达到最大值 。在克劳修斯看来 , 在一个系统中 , 如果任其自然发展 , 那么能量差总是趋向于消除 。如果一个热的物体与一个冷的物体接触 , 热将以如下方式流动:热的物体将冷却 , 冷的物体将变热 , 直到两个物体达到相同的温度 。克劳修斯在研究卡诺热机时 , 根据卡诺定理,得到了一个适用于任何可逆循环过程的公式:DS = DQ/T
对于绝热过程,Q=0 , 所以S≥0,(因为Q不变,系统处于无限平衡态,熵会无限增加,因为平衡态是理想状态,永远达不到,ds>0 。)即系统的熵在可逆绝热过程中不变,在不可逆绝热过程中单调增加 。这就是熵增原理 。由于孤立系统中的一切变化都与外界无关,必然是绝热过程,所以熵增原理也可以表述为:孤立系统的熵永远不会减少 。结果表明,孤立系统的熵随着从非平衡态向平衡态的移动而单调增加,并在系统达到平衡态时达到最大值 。熵的变化和最大值决定了孤立系统过程的方向和极限,熵增原理是热力学第二定律 。
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