關於如何應對《三體》中的“二向箔”降維打擊的梗,就是把自己變成一個f(x)=e^x的函數。

因爲無論對f(x)求導多少次,結果都是:f(x)。

所以,根本不存在降維(求導一次降冪一次)的擔心。

e就是傳說中的自然底數,關於e的解釋有很多種,以下這種是最直觀的。

在原文《An Intuitive Guide To Exponential Functions & e》中有很直觀的圖,只要理解了這個例子,e的含義就明白了。

假設你在銀行存了1元錢(下圖藍圓),很不幸同時又發生了嚴重的通貨膨脹,銀行存款利率達到了逆天的100%!

銀行一般1年才付一次利息,根據下圖,滿1年後銀行付給你1元利息(綠圓),存款餘額=2元,

銀行發善心,每半年付利息,你可以把利息提前存入,利息生利息(紅圓),1年存款餘額=2.25元,

假設銀行超級實在,每4個月就付利息,利息生利息(下圖紅圓、紫圓),年底的餘額≈2.37元,

假設銀行人品爆發,一年365天,願意天天付利息,這樣利滾利的餘額≈2.71456748202元,

假設銀行喪心病狂的每秒付利息,你也喪心病狂的每秒都再存入,1年共31536000秒,利滾利的餘額≈2.7182817813元,

這個數越來越接近於e了!

我們和圓周率再做個對比:

多邊形的邊數和利滾利的次數是相似的。

對角線爲1的n邊等邊形,n趨於無窮,周長就無限接近於π,即π是周長的最大值。

年利率爲1(100%)的1元存款,利滾利的次數n趨於無窮,存款就無限接近e,即e是存款的最大值。

換種表述方法:

每個完美的圓,其周長都是π的倍數;

每個理想的存款,其餘額都是e的倍數。

這裏停一停,你好好體會一下。

關於e和π,涉及到最完美的公式:

歐拉公式,簡單來理解就是以1爲半徑的圓周,e^(πi)相當於走了半周,π=1Xπ,相當於圓周上的點,繞着圓周走過的距離。

現在我要了解的是關於e的黃金曲線,

我們知道二維座標系除了直角座標系外,還有一種常用的是極座標系,如下圖:

我們把指數函數e^x 換成極座標,就變成了e^θ ,θ是點與極軸的夾角theta 。

θ,英文:theta 。

這時的指數函數就會變成下圖的樣子,這個螺線叫對數螺線(Logarithmic spiral),又叫等角螺線。

之所以叫等角螺線,是因爲在極座標中,螺線和射線的夾角始終是一個固定夾角,如下圖所示,藍線每次穿過射線時,其夾角是固定的,也就是等角,這種特性很重要。

注意,這種黃金曲線是方程f(x)=e^θ的曲線,

它和斐波那契數列畫出來的曲線是不同的,只是類似,相近。

斐波那契數列指的是這樣一個數列“ 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233,377,610,987,1597,2584,4181,6765,10946,17711,28657,46368...”這個數列從第3項開始,每一項都等於前兩項之和。

例如:

1+1=2

1+2=3

2+3=5

……

34+55=89

……

用這些數畫出來的半圓,可以拼接成下面的螺線形狀,這就是斐波那契螺線。

實際上,斐波那契螺線僅僅是對一種叫黃金螺線(Golden spiral)的近似,黃金螺線是一種內涵黃金分割比例的對數螺線f(x)=e^θ,下圖紅色的纔是黃金曲線,綠色的是“假黃金螺線”(斐波那契螺線),近似卻不重合。

很多科學家發現對數螺線f(x)=e^θ 在自然界中廣泛存在。從大如星系、颱風,到小如花朵、海螺……宇宙中到處都是對數螺線f(x)=e^θ的身影,如下圖:

最經典的要數,飛蛾撲火模式了。

億萬年來,夜晚活動的蛾子等昆蟲都是靠月光和星光來導航,因爲天體距離很遠,這些光都是平行光,可以作爲參照來做直線飛行。如下圖所示,注意蛾子只要按照固定夾角飛行,就可以飛成直線,這樣飛才最節省能量。

自從有了點燈之後,其實有了燈火也是一樣的原理的,也不怪點燈了。

飛蛾依然按照自己的生理本能,沿着光線的同一角度飛行的時候,悲劇就發生了,如下圖:

現在,我們要說一個壓軸的大問題,我們知道銀河系的星雲規則也是合乎黃金曲線的,上圖給了圖形。

那麼,圍繞着銀河系中心的太陽系,會不會也如一隻飛蛾呢?

會不會出現下圖一樣的情形呢?

遠離銀河系中心,或者不斷的接近銀河系中心。

如果有這個可能性,那麼也是合乎黃金曲線,纔是正解。

這裏也開了一個腦洞,大家不要笑話。

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