神奇的悬链线

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  在公园里或街道旁,我们常能看见成排的水泥柱子之间以铁链相连,可你是否想过自然下垂的铁链形状是什么曲线?也许你怎么看都会想到抛物线.其实,你只是重复了历史上数学家的错误而已.
  17世纪意大利著名天文学家伽利略、荷兰著名数学家吉拉尔都曾误认为链条的曲线是抛物线,连雅各·伯努利这样的一流数学家都一筹莫展.后来,德国大数学家莱布尼茨正确地给出了铁链的曲线方程y=acosh ,这正是一条双曲余弦曲线.接着,雅各·伯努利的弟弟约翰·伯努利也成功解决了悬链线问题.刚拿到博士学位,新婚不久的约翰带着自己的得意之作来到巴黎,悬链线成了他跻身法国学术界的通行证.
  数学上除了两个十分重要的函数——指数函数、对数函数与e有关外,还有一类就是双曲函数.
  法国著名昆虫学家法布尔在其《昆虫记》一书第九卷中有一段文字专门讲e这个神奇的数:“每当地心引力和扰性同时发生作用时,悬链线就在现实中出现了.当一条悬链弯曲成两点不在同一垂直线上的曲线时,人们便把这曲线称为悬链线.这就是一条软绳子两端抓住而垂下来的形状,这就是一张被风吹鼓起来的船帆外形的那条线条,这就是母山羊耷拉下来的乳房装满后鼓起来的弧线.而这一切都需要e这个数.”
  “一小段线头里有多么深奥的科学啊!我们不要对此感到惊奇.一个挂在线端的小铅丸,一滴沿着麦秸流淌的露水,一洼被微风轻拂吹皱的水面,总之,随便什么东西,当必须加以计算的时候,都要用上大量的数字.我们要有海格立斯的狼牙棒,才能够降伏一只小飞虫.”
  “现在,这个奇妙的数e又出现了,就写在蜘蛛丝上.在一个浓雾弥漫的清晨,让我们检视一下夜间刚刚织好的网吧.黏性的蜘蛛丝,负着水滴的重量,弯曲成一条条悬链线,水滴随着曲线的弯曲排成精致的念珠,整整齐齐,晶莹剔透.当阳光穿过雾气,整张带着念珠的网映出彩虹般的亮光,就像一丛灿烂的宝石. e这个数是多么的辉煌.”
  瞧!连蜘蛛网都有如此美丽的时刻,那么这个世界如果以数学的眼光去看,甭提有多美了.谁会有理由不热爱这个世界,热爱自己的生命呢?
  大家都吹过肥皂泡吧!介于空中两个平行圆面之间的肥皂膜就是上面将的悬链线绕一条轴旋转而成的旋转体.
  悬链线在建筑中也有着广泛的应用,我国的古代工匠早早把其运用于桥梁的建设当中,下面让我们来看看吧.
  迎仙桥
  相传东汉时吴县青年刘晨和阮肇入天姥山采药迷路,在刘门坞遇见了二位仙女,双结伉俪.不几日,刘、阮回乡,世上已是其七世孙时代.此桥因刘、阮在此遇仙得名.此桥位于刘宋诗人谢灵运开辟的“唐诗之路”通向天姥山的门户处,经历了数百年商贾军旅的穿行,至今安然无恙,足见其结构的科学性.
  玉成桥
  此桥建成于清道光丙申年(1836年).马氏家谱中载有建桥的记录.该桥建成后当地村民认为桥拱这么平坦,可能要塌,拒付工钱.马正炫为了表达为民造桥的善意,竟然未收工钱,玉成其事,取桥名为玉成桥.桥建成后至今已170多年,完好无损,此事被后人传为美谈.
  隆庆桥
  隆庆桥位于浙江省嵊州市甘霖镇毫石村.该桥侧面刻“隆庆桥”三字.初建于晋代,现桥为清道光戊子年(1828年)再度重建.
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