质能方程及相关公式（最伟大的10个公式）

公式

在人类文明发展的过程中，诞生了很多“公式”，我们说的公式指的是数学符号表示的通用格式，在数学、物理学、化学、生物学等自然科学中都存在大量的公式，用数学符号就可以表示几个量之间的关系。公式最大的特点就是具备“普适性”，可以解决同类关系中的所有问题。

在笔者和很多物理学家的眼中，人类科学发展到极致，就是用一个完美的公式去解释宇宙中发生的一切，世界上最伟大的科学家之一爱因斯坦在他的晚年就一直在寻找着“大一统理论”，爱因斯坦最大的梦想就是用一个简单的公式去解释整个宇宙，但是在量子力学诞生后，爱因斯坦的这个梦想就无法实现了，因为在量子力学指出我们的宇宙是不确定性和确定的统一，因此我们不可能同时确定宇宙中发生的一切事情，用一个公式去预测宇宙中的一切就成为了空谈。

大一统理论逐渐演变成了“统一四种基本力的理论”，包括霍金在内的大部分物理学家都认为未来人类会找到这样的理论，目前人类物理学面临的最大问题就是相对论和量子力学之间的矛盾，相对论完美的解释了引力，而量子力学统一了另外三种基本力，而大一统理论就是统一了四种基本力的理论。

目前，最有希望成为大一统理论的是“M理论”也就是我们常说的“弦理论”，这个理论不仅仅统一了四种基本力，还从另外一个角度解释了宇宙和宇宙之外的事情。如果弦理论可以被证实，或许会成为人类最伟大的理论和公式。

那么在科学家的眼中，人类历史上排名前十的公式分别是什么呢？

最伟大的十个公式

每一个公式都是人类智慧的结晶，从本质上来说是不分高低的，每一个公式都十分重要，但是不同的公式使用的场景不一样，产生的影响也不一样，有些公式适用于日常生活，有些公式直接颠覆了人类对宇宙的认知，因此科学家根据公式的影响力排出了最伟大的10个公式。

不过，在不同人的心中，这些公式的排名肯定是不一样的，今天我们要说的是著名科学期刊“物理世界”评选的最伟大的10个公式。

10.圆的周长公式

排名第十的是圆的周长公式，，相信大家对这个公式很熟悉，因为在小学就会学到这个公式，同时这个公式的适用性很强，圆形被很多人认为是世界上最完美的图形，天上的太阳和月球是球形的，就连地球本身也接近于球形，或许我们的宇宙的几何形状也是趋于球形的也说不定。

圆的周长公式很好地展现了圆的曲线美，还展示出了一个神奇的数字“π”，也就是圆的周长与直径的比值，π在人类的历史中有着很重要的意义，目前π已经计算到了小数点后62.8万亿位，从理论上来说π包含了所有数字组合，如果用数字代替字母的话，圆周率中就包含了宇宙的一切秘密……

9.傅立叶变换公式

排名第九的公式是傅里叶变换公式，这是一个相对复杂的公式，在日常生活中几乎接触不到，不过对于很多需要学习这个公式的大学生来说，这个公式绝对会让他们十分的头疼。

在不同的研究领域，傅里叶变换具有多种不同的变体，最初傅里叶变换是作为热过程的解析分析的工具出现的，而在后来这个公式的适用性越来越广泛，简单来说这个公式是一种分析信号的方法，可以分析信号的成分，也可用这些成分合成信号。

我们可以把傅里叶变换视为一个将一个域内的函数转变为另一个域内函数的工具，这个公式可以帮助我们更充分地了解这个宇宙。

8.德布罗意方程组

在高中时期学习“波粒二象性”的时候，应该会简单了解一下这个方程组，德布罗意认为宇宙中的物质都具备波粒二象性，也就是所有的粒子都具备波的性质，波粒二象性是粒子的基本性质之一，这样就可以解释很多难题了。

德布罗意方程组是德布罗意在自己的博士论文中提出的公式，这个公式很好地描述了波长和能量以及其他物理量之间的关系，这个方程组以爱因斯坦的质能方程为基础，解释了很多难题。

这个方程组受到了爱因斯坦的高度认可，薛定谔同样受到这个方程组的启发提出了薛定谔方程组，德布罗意也因为这个方程的相关研究得到了诺贝尔奖项。

7.1 1=2

第七个公式就是1 1=2这个最常见的公式，一加一等于二看似简单，却是一切的开端，这个简单的公式蕴含了难以想象的秩序和美感。这个简单的公式之所以可以排到第七，是因为很多人都认为这个简单的公式具备着异常的美感。

物理世界的评选者认为1 1=2这个公式描述了宇宙的基本特性，还传递了极其重要的标志性信息，人类对数字的认知源自于这个简单的公式，所以这个公式被称为最伟大的公式之一并不过分。

6.薛定谔方程

薛定谔方程是著名的物理学家薛定谔提出的一个方程，这个方程是量子力学中的一个基本方程，同时也是量子力学成立的一个基本假定，这个方程的意义是描述微观粒子的运动，每一个微观系统都会有一个对应的薛定谔方程，解开这个方程后就可以得到这个量子系统对应波函数的具体形式以及对应的能量，从而了解这个量子系统的性质。

薛定谔方程告诉了我们一个量子力学中重要的概念：量子力学中粒子是以概率的形式出现的，具备不确定性，但是在宏观状态下，粒子的失效的概率可以忽略不计，这就是为什么量子力学具备的不确定性在宏观世界见不到的原因。

5.质能方程

第五个就是大名鼎鼎的质能方程了，这个方程由狭义相对论推导而出，这个方程描述了质量和能量之间的当量关系，完全颠覆了经典力学中对质量和能量之间的认知，在经典力学中能量和质量是完全不同的概念，但是质能方程指出，质量和能量有确定的当量关系。

质能方程颠覆了传统认知，让我们换了一个角度认知这个宇宙，同时也更深入地了解了物质的本质。质能方程还延伸出了光速不变原理，前面的几个方程有一些也和这个方程有关。

4.勾股定理

这是一个简单直接的基本几何定律，直角三角形的两条直角边的平方和等于斜边的平方，勾股定理大约有500种不同的证明方法，是所有数学定律中证明方式最多的定律之一，同时勾股定理是人类数学发展过程中，比较早就证明的重要数学问题，也是也是用代数思维解决几何定律的重要工具。

勾股定律是几何学的基石，是数和形相互结合的重要纽带，简单来说勾股定理是人类测量学的基础，同样也是几何学的基础，并且还在历史上有着重要的地位，因此排在第四并不过分。

3.牛顿第二运动定律

排名前三的公式都是相对重量级的，牛顿第二定律地表示为：

牛顿第二运动定律和牛顿第一第三定律共同组成了牛顿运动定律，是人类经典力学的基本定律。

牛顿第二定律被认为是描述大自然最伟大的定律，我们对周围世界的认知基本都来自于经典力学，相对论和量子力学的宇宙观和经典力学存在一定的偏差。牛顿被很多人认为是历史上最伟大的科学家，他的经典力学几乎完美描述了日常生活中的一切场景物理规律。

2.欧拉公式

，这个公式就是著名的欧拉公式，被誉为人类最美的公式，高斯说过，如果一个人在看到欧拉公式的第一眼感受不到它的美感，就注定不能成为一个伟大的数学家，欧拉本人更是把这个公式刻在了皇家科学院的大门上。

欧拉公式被称为“数学中的天桥”，这个公式在高等数学和物理学中经常出现，甚至被称为“上帝公式”，简单来说这个公式将三角函数与复指数函数巧妙的关联了起来。

1.麦克斯韦方程组

人类现代社会和“电”息息相关，而麦克斯韦方程组就是人类电气时代的基础，这个方程统一了电和磁的相互作用，融合了电磁理论相关的一切方程式，甚至把光也融合其中，更加神奇的是这个方程是唯一适用于相对论的经典力学方程。

宇宙中所有的宏观电磁现象，都可以用这个方程组来解释和预测，如果说数学的最美公式是欧拉公式，那么物理学的最美公式就是麦克斯韦方程组，“场”的概念也因为这个方程逐渐诞生，这改变了经典力学中超远距离作用的概念输出，促进了物理学的发展。

总结：这十个公式每一个都十分重要，想要真正选出一个最伟大的公式是很困难的，你认为最伟大的公式是哪个呢？

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