浅谈数学对科技发展的促进作用

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  摘 要:随着我国科学技术的不断发展,数学在科技中的运用越来越广泛,在科技发展中的作用也越来越突出。数学是科技发展的理论基础,为各行业的科学做出了极大贡献,例如计算机、石油、飞机制造业等。本文就数学对科技发展的促进作用进行总结,希望能让更多的人看到数学的重要性。
  关键词:数学;科技发展;促进作用
  1 数学对科技发展的重要性
  数学在形成自我学科体系后,在按照自己内部规律发展的同时也继续保持着与有关实际背景的相互交流和促进。现今数学已经成为一个具备丰富理论、方法和思想的基础学科。可以说,数学的发展水平在很大程度上影响着一个国家的发展水平,它对国家各方面的发展也起着十分重要的作用。数学的发展水平在一定程度上决定着数学的应用水平,而数学的应用水平又在一定程度上依赖于数学的发展水平。为此,数学无疑是为人类提供可靠和有效思维方式的载体。数学为人类和社会提供了一种比较可靠有效的思维方式,也就是归纳与演绎相结合的思维方式。这种思维方式不仅仅是科学发展的源泉,同时也是人们日常工作中的比较有效的思维方式。
  2 数学在科技运用中的实际案例
  2.1对计算机技术的促进作用
  近些年来,计算机技术不断发展,已成为社会发展的必备品,而这种资源的形成也要依赖数学,数学的有效使用才使得科学技术与人工智能技术实现有效结合。现在的数学已经成为计算机发展的核心,而计算机的发展也为数学与其他科学技术发展提供了方式。现在,以计算机和数学为基础的图形学已经帮助很多工程技术实现了计算机模拟技术,在各行科学技术发展中也得到了极大应用。就像现在的物理学家和航天工作者,可以借助计算机技术模拟各种飞行器的实验,这有效地解决了耗费过大项目的实验,在数学技术与计算机技术的帮助下,很多实验都可以先进行技术模拟,然后在一定的精确计算下,通过数学数据分析,为研究提供可靠的理论参考。现在的计算机技术已经潜入到每个行业,计算机是以数学分析为基础,但也解决了数学计算量大、繁琐的弊端,计算机技术与数学技术能够更好地结合,将人类从呆板传统的数学发展中解救出来。计算机技术的发展是对数学发展的一种升华,使得人类更加意识到数学对于科学技术发展具有积极的促进作用,也对数学的发展有了更加全新的认识。
  2.2对石油开采业的促进作用
  石油的勘探工作也有赖于数学的运用。对石油的探测,人们通过人工地震记录下反射回来的地震波,而波形会随着地层地质的不同而产生变化,之后通过计算机对相应的波形数据进行处理,进而提供出地下岩层、岩性以及有关石油、天然气等的相关资料及知识。20世纪90年代,美国壳牌石油公司通过对数学计算技术的运用在新奥尔良以南河流之下的一定深度处发现了一个储量极其丰富的大油田。此外,我国在石油勘测这一方面也做出了相关成就与业绩。
  2.3对制造业的促进作用
  以飞机制造为例,飞机设计过程中,设计师必须对飞机结构强度与稳定性进行充分的考虑,而这一问题的解决需要通过有限元来进行分析,而对于机翼振动情况的控制与设计则需要运用数学中解特征值的方法。为进一步改善飞机耗油数量与飞行速度的状况,我们必须找到一种最佳机翼和整个机体的形状,而为飞行员选择最优控制参数的问题也是飞机设计中的需要考虑的,这些问题的解决与改善在很大程度上需要依赖于数学中的计算功能,人们可以通过对描绘机翼和整个机体附近气流方程的研究来实现对飞机形状的设计与构想。工程设计和制造工艺主要靠计算机辅助设计和计算机辅助制创两大工具,而这两项工具无不都是以数学为理论基础和依据。此外,对于流体力学的计算可以帮助人们设计新的飞行器。可以说,数学模型已经替代了许多相关的实验,例如风洞实验等。数学模型的建立与计算,不仅在一定程度上节约了资金成本和实验时间,同时也使得安全性进一步提高。飞机的自动导航与自动着陆系统也是是根据卡尔曼滤波的方法设计的,而这种方法又主要运用数学的相关知识。此外,在发电机、汽车与船体等的设计中,也都相应的运用到了一些先进的数学设计方法。
  3如何提高数学在科技发展中的作用
  3.1 增设实验项目
  科学技术的发展离不开数学的数据支撑,根据现在科学技术发展的情况,需要大力增设实验项目,以此来增强数学知识在科学技术发展中的应用。大量的实验,不但能帮助数学发展,也为科研人员增强了数学知识的运用能力。数学软件的设计,Matlab数学软件的使用、用曲线图形研究函数的特性、矩阵的基本运算、矩阵特征值和特征向量、微分方程、随机实验、假设检验等;数学模型的建立帮助生物学的发展,DNA螺旋结构的解释以及氨基酸分子式的解释都是通过构建数学模型来解释科学现象。
  3.2培养数学专业人才
  现在我国科学技术的发展,缺乏的是具有全面能力的人才,科学技术人员的能力相对单一,科学技术队伍也逐渐缩减。基于此,在科学技术发展过程中,需要不断引进各方面的人才,数学应用专业的人才能为科学技术的發展提供理论数据,促进科学技术的发展。以数学为科学技术发展的核心,将计算机技术作为科学技术发展的方式,有效为科学界培养具有解决实际问题的能力的人才,综合数学的应用帮助科学技术发展。
  4 小结
  综上所述,数学不是一门独立的学科,科学技术也不是。科学技术的发展依赖于数学知识的应用,而数学知识的发展也依靠科学技术。数学知识在科学技术发展中有着举足轻重的地位,数学将会影响着更多行业的科学发展,也会推动其自身的迅速发展。
  参考文献
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  (作者单位:邵阳一中)
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