为什么数学是其他自然学科的基础?

要弄明白标题的问题,我们首先要知道数学是干嘛,其他自然学科又是干嘛的?

越抽象,也就越具体。


你想下數學是干啥?

測量 計算距離 角度 之類的

不涉及什麼具體事物性質。

我的技术领导说过一句话:“来源于生活,必将应用于生活”

数学是从人类生活中抽象的出来的,觉有高度的抽象性。

这有点像,压缩文件,解压缩的一个过程。

或者 像汉字,我们知道汉字的笔画就那么几种-横、折 、竖、 弯 、钩....,但是可以组合各种各样的汉子。

笔画就是从汉子中抽象出来的。


数学在自然学科中的体现


我们再来回顾一下小学,中学的有哪些自然科学课程?

物理学是研究物质运动规律和物质结构的学科。 

按照唯物主义的观点:世界是由物质构成的。可以说 物理学是一门很基础的学科。但是它以数学为自己的工作语言。

学生时代,老师常说一句话,物理就是研究声光电热力的学科。(高中阶段的物理基本就这几个研究对象)

想必大家都背诵过很多物理公式,举个例子:


上面的公式有三个物理概念:速度、路程、时间 。

V=\frac{s}{t}   (这个公式将速度、路程、时间三个物理量统一在这个数学公式之中)

这样,我们任意知道其中两个物理量,我们就能算出第三个物理量。

通过上面的公式,大概可以看出物理通过数学语言来描述 各个物理概念之间的关系。

可以这么说“数学学得好,物理不一定好, 物理学得好的,数学一定差不了”。


化学主要是研究分子,原子层面,物质的组成、性质、结构与变化规律的。进而创造新物质的。

化學 也是一樣的用数学在描述

原子的核电荷数

分子 結合的空間幾何模型

正四面體什麼的

化學鍵之間的角度。

大家一定有过被元素周期表统治过的噩梦。

在化学里,原子是化学变化中的最小微粒。

元素周期表的排列顺序就是根据原子的核电荷数从小至大排序的化学元素列表。

也就是说通过核电荷数的大小,以及推算出核外电子层以及最外电子层。

周期表能够准确地预测各种元素的特性及其之间的关系。也是用到了数学描述。

通过这些人类还创造出来了大自然自然状态下不存在的元素,而且还进行了元素预测。

比如最近有个新闻,22岁在读博士生发现石墨烯“魔角”,荣登Nature全球十大科学人物榜首

曹原负责的工作是研究垒在一起的两层石墨烯彼此间轻微角度偏转会发生什么现象。把平行的两层石墨烯旋转成约1.1°的,搭成微妙偏转的石墨烯层后,他发现当把材料置于一个小型电场,且温度降至绝对零度以上1.7度时,可以导电的石墨烯竟然变成了绝缘体。

1.1°   1.7° 这些不都是数学描述嘛。



最后我们来聊聊生物。

生物 中

物種漫長的演化

你首先就得把時間線 梳理清楚吧

比如 白垩纪,史前时期,冰河时期。。。。

DNA 測序 這不就是 數學的描述,

无机物有机物中元素的含量

细胞中各种元素的含量

染色体的个数

人口普查的统计

举个例子:大家一定有去过医院体检过,那我们来看看体检单上有哪些信息.


通过抽几管血(或者尿液)测量体内某些 细胞或者蛋白质的含量来帮助医生判断身体的情况嘛。 这里面有概率,计算,测量等等数学工具。

 以上不都是在用数学来描述体内的细胞含量嘛。



数学是其他自然学科的基础,与我们的生活息息相关。

只要大家细心观察,就一定能在生活中发现许许多多跟数学息息相关的事物。

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