【內文試閱】
星星、太陽與週期
太陽為什麼每天會升起、落下?月亮又為什麼總在消失後又出現,然後漸漸變圓,圓了之後又虧缺,開始另一個週期?除了太陽與月亮,星星為什麼也會規律的東升西落?……
答案你應該都已經知道:天空規律運動的星星,其實是在對大家透露
宇宙的線索──地球會自轉,月球繞跟著地球轉,也跟著地球一起繞著太陽轉……。
從前的數學家與科學家,發現了地球、太陽、月亮這些現象。星體規律運動、週而復始的現象,就是「週期」。有了週期,我們就能預測。
人類從大自然的規律了解,黑夜後白天會出現,冷冽的冬天結束後,必定是春天。這樣的規律,讓人類很心安─可預先知道未來會發生的事。週期就像你的功課表,讓你可以提早準備課本,安排生活。
六角形的雪花
地球上很多生物也有對稱:海星、海葵……它們屬於輻射對稱,像太陽光一樣,對稱軸往四周放射的對稱。
其中,人類對顯微鏡下的雪花對稱特別著迷:美麗的六角形晶瑩剔透、無瑕純靜,而且獨一無二─世界上沒有兩朵一模一樣的雪花。
為什麼雪花都是六角形?讓我們縮小再縮小,一層層進入雪花晶體,一瞧究竟:
放大雪花晶體的一小角,你會發現,雪花裡藏了許多手拉手、長得像六角形的分子。原來,這些手拉手分子是水分子。
水分子由一個氧原子跟兩個氫原子組成。每一個水分子裡的氫原子,除了跟自己的氧原子手拉手,也會跟另一個水分子的氧原子手拉手。就這樣,不斷的手拉手,雪花的水分子排成了奇妙的六角形!
羅馬數字裡的加和減
參觀古羅馬帝國遺跡,石頭鋪成的街道、宏偉的神殿、連通河流與城市的輸水道……都讓人看得嘖嘖稱奇。能蓋出這麼多非凡建築,一定需要很多精確計算吧。
古羅馬帝國的建築師,是怎麼計算的?又是使用什麼樣的數字呢?
仔細看看,石碑上是不是有一些像是英文字母 I、V、X 等等組合起來的符號?它們就是古羅馬帝國用的數字「羅馬數字」。羅馬數字是由七個符號組成,每個符號都代表一個特定數字。其他數字呢?古羅馬人用加減法表達。
比如,二是兩個一,就用「II」表達;六是五加一,就寫成「VI」。九可以寫成「VIIII」,但四個一寫在一起,太多了。於是古羅馬人把小的數擺前面,大的數擺後面,表示用大數減小數。九是十減一,就寫成「IX」。超過一千的數字,就在符號上加橫線,一條橫線,代表乘以一千。例如一萬就寫成X,代表十的一千倍。
現在,羅馬數字已經退出人類運算舞台,成為優雅復古的象徵,還是能在鐘錶、碑銘、西方帝王稱號等地方看到它。
天王星被「算」出來了!
大概在兩百年前,發生了一件怪事:科學家觀察天王星的軌跡,發現它的行徑和預測很不一樣。由於牛頓的學說在許多領域的驗證都很成功,所以科學家不相信牛頓學說「錯誤」,反而認為一定還有一個沒見過的行星存在,影響了天王星的運動。於是,天文學家開始「倒過來」,運用實際的觀測結果和微積分去計算這個從沒見過的星球位置。
就這樣,海王星被「算」出來了!1846年,科學家真的在預測位置不遠處發現了這顆行星!
海王星離地球45億公里。人類得24小時不停開車,開五千年才能抵達。這麼遠的星球,最後還是被地球上的渺小人類發現了,仰賴的就是數學。
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