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数学,一门帮助我们生活的更好的学科

数学,一门帮助我们生活的更好的学科

作者: 科米直播 | 来源:发表于2019-03-06 10:30 被阅读0次

    院士面对面丨万物皆数 林群_腾讯视频

    数学是一门古老的学科,早在原始社会时期,人们就发明出了数字用以记录生产和生活的规律。各个学科也把数学视为最基础的学科。由此可见,数学渗透在我们生活的各个领域,是帮助我们了解世界的重要工具。

    测量的发展史

    正如林群院士所说,在实际生活中,我们也会面临各种数学问题,例如测量物体、距离等。在我国古代就记录了多种测量的方法。据《春秋纬》上记载,五帝之一的炎帝,为了度量大地而远涉几十万里,可见当时步量(踏勘)是测量的基本方法之一。 到后来也有用马匹、车舆和船只的测量。

    立杆测影是利用测量日影的长度推测距离、位置的方法。具体方法是:在同一天的中午,在南北方向两地分别竖起同高的表杆(通常高8尺,相当于1.88米),然后测量表杆的影子,并根据“寸影千里法则”(日影差一寸,实地相距千里)推算南北两地距离,并把夏至日的影长为1.5尺的地方视为方形大地的中心。据《周礼》记载,这个地点在阳城(今河南登封),这也反映了古人“天圆地方”的观念。 

    到三国时,吴国人赵爽在为《周髀算经》作注时,绘制了日高图。日高图是利用双杆测量日影推算太阳高度的示意图,利用相似三角形边长成比例的原理测得太阳高度和两地的较远距离,为间接测量提供了方法。并广泛应用到测算海岛、山松、楼房的高度,测算城池的大小,测算涧谷的深度,测算河口、湖塘的宽度等实际生活中。

    汉代以后,先后发明了浑天仪、覆矩、牵星板等测量工具,天文测地活动更加活跃,方法更为精密,先秦常用的步量、丈量、立杆测影方法也仍然具有生命力。

    到了明代万历十年(1582年),意大利传教士利玛窦来华,带来了西方的天文测地方法。崇祯二年(1629年),成立了由西方来华人员参加、采用西方测算方法的西局,并与采用中国传统天文测量方法的中局一起,共同进行天文观测。经过5年的准备,制造了象限大仪、纪限大仪、平悬浑仪、列宿经纬天球、万国经纬地球、候时钟、望远镜等10种新式仪器,并开始实施以测时刻、定方位、测子午、测北极高度为内容的实际观测。

    海上测量

    在西方,由于受地形因素的影响,更多的人把目光望向了广阔的海洋。如我们熟知的哥伦布、白令等都是大航海时代伟大的探险家,他们航海的主要任务之一就是绘制地图、探索新的区域。

    在茫茫的海面上如何测量距离就成了一个重要的问题。与地面上不同,海面上没有参照物,航海家只能根据自身经验,利用一些最基本的航海仪器,一个罗盘、各种海图、一幅两脚规、一把直尺和一个计时的沙漏,通过定时估算航速、航向和航行的时间大致计算出船的大致位置,其准确性也可想而知,并不可靠。

    现代科技测量

    现代科学技术的快速发展,极大的促进了测量绘图技术的更新。现在的测量中采用的遥感、卫星、GPRS等技术都极大的提高了测量效率和精度。但不能忽视的是,这些精密仪器也都是建立在数学算法的基础上得出的,从古到今人类走出的每一步都为以后的发展打下基础,未来将会出现什么样的科技成果,更需要我们每个人的共同努力。

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