科学空间|Scientific Spaces

在圆周率日当天，滑铁卢大学会以供应免费的馅饼当庆祝。

π = 3.141 592 653 589 793 238 462 643 383 279 502 884 197 169 399 375 105 820 974 944 592 ...
$\pi \approx {355}/{113}$
“山巅一寺一壶酒，尔乐苦煞吾，把酒吃，酒杀尔，杀不死，乐而乐”

$\pi$，一个小小的符号，代表着一个伟大的数字。从古到今，几乎所有国家都有人研究过它。在很长的时期内，$\pi$的有效数字代表了这个国家的数学发展程度，在使用计算机计算以前，$\pi$的计算可谓是马拉松式进行。很早人们就知道了2-4位的有效数字（古希腊、古中国、古印度），众所周知之后祖冲之的3.1415926领先了一千多年；紧接着是西方的35位、100位、500位.....甚至有人穷其一生就为算$\pi$！自从计算机参与到其中之后，有效数字光速般增加，而在2009年末，有科学家已经用超级计算机计算出圆周率暂时计到小数点后2万9千亿个小数位。现在$\pi$的位数已经不大重要了（毕竟30位有效数字就完全足够用来精确衡量宇宙大小！），$\pi$的计算成为了测试计算机性能以及测试算法效率的一个指标！

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二体问题的轨道模拟

为了让大家能够查询到“天体力学”方面的内容，同时锻炼我的表达和计算能力，BoJone构思了《方程与宇宙》这个主题，主要是写一些关于使用数学相对深入地讨论一些天文问题。其实我一直觉得，不用公式是无法完美地描述科学的（当然也不能纯公式），我记得霍金的《时间简史》以及《果壳中的宇宙》等之类的书，都力求不用或者尽可能少用数学公式来表达自己的观点。这种模式对于对于公众来说是很好的，但是对于希望深入研究的朋友来说却难以进行。所以我主张：宇宙是算出来的！

这个主题每一个字都是由BoJone敲击出来的，其中包括引用了《天体力学引论》里面的一些内容，以及加入了BoJone个人的一些见解。由于篇幅长及时间有限问题，BoJone打算分若干次撰写发布，并且尽可能写得通俗一点，力求让有一点微积分基础的朋友就可以弄懂。这里首先发布第一部分。由于时间匆忙等原因，可能会出现一些疏忽，欢迎大家挑错！

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圆锥曲线

经过上两回的讨论，我们已经基本摸清了二体问题的运动情况。我们已经找到了二体问题在轨道为椭圆的时候的所有积分，给出了“活力公式”等常用公式的证明，并且留下了一些没有解答的问题。那就是在轨道为抛物线和双曲线时的最后一个积分还没有找出来，现在我们解决这两个问题。其中的关键积分依旧是
$\dot{r}^2={2\mu}/r-{\mu a(1-e^2)}/r^2-\frac{\mu}{a}$——(12)

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昨天在浏览网页的时候，发现了一道有趣的方程：
$$x^{x^{x^{\dots}}}=2$$
各位读者先别急着往下看，不妨自己求解一下？

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我要上学了

越来越佩服前人，说出了“光阴似箭，日月如梭”的真理。是呀，期末考试仿佛只是在昨天，今天已经又要上学了；俯仰之间，一个月的时间就过去了。

毫无疑问，又因为我的懒惰和不坚持，浪费了我很多的时间。回想一下寒假，我究竟收获了什么呢？主要是两个方面吧：学术和情感。

学术上，主要是数学和天文学里面的内容。数学我主要是深入了微积分方面的内容，把微积分的思想深刻了一点点，把微分方程（组）熟悉了一点点。我有一种很熟悉的感觉：现在自学高等数学，就好比我之前在小学时间学习中学数学。那时候超傻，书本上说了$\lim_{\Delta x->0} f'(x)=\frac{f(x+\Delta x)-f(x)}{\Delta x}$，我看不懂这个式子，整天郁闷$f(x)$是不是指$f\cdot (x)$。不过尽管那时候不懂这些，还是懂应用，我用导数最基本的定义去求极值，得出了一些有趣的发现，使我的兴趣倍增。现在学习微积分也是这样的感觉，我觉得我仅仅是很显浅地接触到，还有很多等待仔细琢磨....

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其实太阳已经落到了地平线以下（大气折光）

苏剑林（BoJone） 编写/翻译

实际感受：

大家也许会有这样的生活经验：早上的太阳没有中午的太阳猛烈？从东方升起到我们的头顶，月亮一直在变“亮”？……这些现象都与地球大气的“消光”现象密切相关！

众所周知，地球有一层厚厚的大气，既是我们呼吸的来源，也是我们生命的保护伞。他为我们提供了臭氧层，也为我们提供了蓝天和风霜雨露，还为我们送上了绚丽的彩虹。然而，在天文学角度，大气却是我们的“障碍”，浓厚的大气不利于我们对宇宙进行清晰的观测。因此，天文学家们一直希望把天文台建立海拔更高的地方，因为那里有着稀薄的大气……为了渴求更高的清晰度，人们甚至把望远镜放到了地球之外。

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数联天地论坛中的watt5151朋友提出了这样的一个问题：

三角形的“六接圆”

如图，已知三角形ABC，如何做一个圆，它与三角形三边都相交，而且六个交点可以连成三条直径？

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均匀大圆挖去小圆后，求质心(重心)

不论在数学题目上，或者是物理应用中，我们总能够看到类似的题目：求一个规则物体挖去（或增加）一个规则物体后，其剩下部分的质心（重心）。

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