有哪些美丽或神奇的理科公式?

有哪些美丽或神奇的理科公式?

补充几个没人说过的,形式简单优美,内涵复杂深刻,更贴近数学发展前沿的公式。

1) Poisson 求和公式。【数论】

这里 是 的傅立叶变换。不但黎曼 zeta 函数与各种 theta 级数的函数方程、modularity、解析延拓全靠它,还可推出 function field 的 Riemann-Roch,更可以推广到 trace formula,你说厉害不厉害。它的本质更是非常简洁纯粹:就是在说 Dirac comb 的傅立叶变换等于它自己;用这个思路去推广就对了。另外,在工程学和信号处理方面也会用到它。

2) Equivariant Localization。【几何】

这是微分几何的公式,但比被许多数学爱好者奉为神话的 index theorem 更"厉害”,可以做许多相当深刻的问题,如表示论的各种 character formula,在 loop group 的应用 ,Verlinde formula,各种Witten,.... 可谓藏宝库。为什么它这么厉害?最粗略地说,它所要求和创造出的结构的复杂程度刚刚好,东西太少就不够用,东西太多就不通用,刚刚好是最有用的。具体一点说,对于几何体之间的覆盖,研究分歧点的情况是很有威力的(可以把整体的情况局部化),就像数域扩张的分歧,黎曼面之间的覆盖,Morse theory,等等。

3) Yoneda Lemma。【这属于范畴论,又称"抽象废话"(abstract nonsense)】我们谨用一张图说明它的证明。

大家会问:这是什么鬼?这是可以解释的,但却不一定能让听众理解(get the point)… 因为这个引理只有自己证一遍才可能开始真正体会。所以静静地感受一下这张图吧。这可能是数学中最哲学的定理,它已经达到"禅意":它好像说了什么,但其实它什么都没说,但它又确实什么都说了。

如果举个生活的例子,Yoneda Lemma 似乎告诉我们:你是什么样的人,取决于你做了什么事;你做了什么事,决定了你是什么样的人。所以,让我们从自己做起,尽力让世界变得更美好吧!【伪·鸡汤】

对了,我最近也在写一个数学教程:【 数学中的具体计算 】包括一些几何、表示论、数论内容,当然也有 Langlands 的更多细节(需要一定的数学基础)。欢迎阅读和提意见建议(有哪里看不明白,也可以在那边留言给我)。

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2018.8 更新:如果您对数学感兴趣,欢迎看我在知乎的更多回答,只输出干货:

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