Wolfram 公司開發(fā)的 Mathematica 是一款多功能的現(xiàn)代科學(xué)計算軟件。它涵蓋各個領(lǐng)域,從 STEM 到藝術(shù),從金融到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),無論你從事什么行業(yè)與專業(yè)都能從中找到適合你的功能。
好消息是,由于 Berkeley 與 Wolfram 的合作關(guān)系,這款原本兩千多塊的軟件對所有在校生免費!這么好的資源不利用豈不虧?

2. 聽上去很強大,可它具體能做什么?
萬能的計算器
在伯村一待就是四年,相信所有人都會上至少一門數(shù)學(xué)課吧!如果你有檢查答案的習(xí)慣,那么你完全可以把 Mathematica (Mma) 作為一個萬能的計算器使用。Mma 的優(yōu)點在于你幾乎可以將數(shù)學(xué)題原封不動地輸入進(jìn)去并進(jìn)行計算,跟手寫差不多!接下來,讓我們一睹這部神奇的計算器。
Mma 輔助鍵盤的一部分(如果一開始不習(xí)慣使用快捷鍵):

Mathematica 的頁面十分簡潔,輸入 ? 輸出:

Mathematica 支持純符號運算:

以及對非初等函數(shù)的支持!下面一個例子就能說明了:

各式各樣的 “懶人專屬” 函數(shù)近在咫尺,快捷方便,比如分式分解及合并:

Mathematica 很人性化的一點就是如果計算結(jié)果取決于某個未定義的值,那么它會將條件反饋給你。比如,下面這個廣義積分在什么條件下會收斂呢?答: p > 1 (只考慮實數(shù)).

想看答題步驟?沒問題,讓 Wolfram Alpha 一步步教你做!

所有表達(dá)式都能以 LaTeX 或 MathML 代碼格式復(fù)制,輕松地插入文檔中!

注:Wolfram Alpha 是 Wolfram 公司的另一款產(chǎn)品,可直接在 Mathematica 里聯(lián)網(wǎng)調(diào)用其 API。
除了計算,Mathematica 的解題算法也是學(xué)術(shù)界的頂尖水平,從微分方程到各種不規(guī)則物體的體積等都會算,同時支持精確解、符號解和數(shù)值解。
比如,我們來解一個二次常微分方程:

以及人人皆知的二次方程式:

好了,假設(shè)我們有個更復(fù)雜的問題:x? + y? + z? ≤ 1 和 Mathematica 的三維徽標(biāo)的體積分別是多少?這可難不倒 Mathematica!

注:所有3D圖形都可以用鼠標(biāo)拖拉進(jìn)行360°觀測哦~
繪圖就更不用說了。理科的教科書、學(xué)術(shù)論文里很多圖都是 Mathematica 制作的。在這個軟件里畫圖很輕松,選擇很多,而且還有類似 Illustrator 般的修圖工具,全都是以pdf格式導(dǎo)出。下面由我來給大家做幾個示范。
最常用的曲線圖函數(shù)就是Plot了:

這是正弦波函數(shù)的麥克勞林級數(shù)展開的前 5 項對于它的接近:

隱函數(shù) (implicit function) 也很方便用曲線圖表示:

你甚至親自拖動滑塊操作一個函數(shù)的參數(shù):

以及繪出很直觀的平面、立體圖:



繪出壯觀的復(fù)平面彩色函數(shù)圖:

注:ComplexFnPlot函數(shù)非系統(tǒng)自帶。
最后,讓我用個神奇的小例子給第一部分收個尾吧:
100 以內(nèi)的質(zhì)數(shù)都分布在哪里?

除了驚人的計算能力,Mathematica 背后的 Wolfram Knowledgebase 也擁有世界最大的信息數(shù)據(jù)庫,包羅萬象,大到宇宙和星系,小到基因組和夸克,抽象到區(qū)塊鏈和語言學(xué),涵蓋天文地理、人文與國土、自然與科學(xué)、社會與教育、經(jīng)濟(jì)與金融、文藝與影視、甚至還包含一套完整的神奇寶貝的數(shù)據(jù)!
化學(xué)
讓我們先從一張彩色的元素周期表開始吧!

我們可以很輕松地獲取每個元素的特征和屬性:

能夠獲取這樣的數(shù)據(jù)有很多用處。比如,我們可以通過一張中子質(zhì)子比例分布圖來分析不同元素的原子核結(jié)構(gòu):

Wolfram 知識庫不但擁有所有元素的數(shù)據(jù),還擁有世界上所有常見化學(xué)成分的數(shù)據(jù),比如它們的 3D 分子模型:

這些害人不淺的毒品有著相似的分子結(jié)構(gòu)!
營養(yǎng)與飲食
想不想關(guān)注一下自己的飲食?Wolfram 知識庫中權(quán)威的飲食與健康數(shù)據(jù)可以為你提供十分準(zhǔn)確的營養(yǎng)信息:

你也可以把你喜歡的食物制成一張營養(yǎng)成分表:

Wolfram 知識庫在公式方面也十分詳細(xì)。它的數(shù)據(jù)涵蓋了科學(xué)界所有已知的公式,其中大部分應(yīng)用在物理和工程領(lǐng)域中,可以在 Mathematica 中調(diào)取并使用。
調(diào)取一個公式的表達(dá)式:

想直接計算?那就把變量的值直接填進(jìn)去!

你也可以過濾一下并找到想要的公式,并制成表格:

注:將鼠標(biāo)放到公式上可以看到每個符號的定義。
宇宙與外太空
你有沒有過在夜晚望向頭頂?shù)男强?,試圖去想象宇宙的浩瀚?這片廣闊的空間里充斥著各種行星、橫行、星系、星云、黑洞等數(shù)以百計的天體。令人難以致信的是,Wolfram 知識庫涵蓋了這一切!整個宇宙觸手可及是怎樣的感受呢?
我們可以通過PlanetData了解太陽系內(nèi)的八大行星:

哇,木星竟然有 69 顆衛(wèi)星!它們都有多大呢?我們來生成一張分布圖吧:

啊,原來木衛(wèi)三 Ganymede 最大。它是個什么樣的星球呢?

注:DistanceFromEarth 的數(shù)據(jù)是實時更新的。
這些信息準(zhǔn)確嗎?來,用維基百科驗證一下:

這大概就是我日常 “玩” Mathematica 的方式:在探索與發(fā)現(xiàn)的過程中拓寬視野,了解新的領(lǐng)域并學(xué)習(xí)新的知識。
其他類型的數(shù)據(jù)
諸如此類的功能不勝枚舉。若是把 Wolfram 知識庫的信息分類都講一遍的話,恐怕要等到下輩子才能講完。最后,我只想通過幾個有趣的小例子來展示一下 Wolfram 知識庫之大,以及 Mathematica 的一些應(yīng)用。
喜歡神奇寶貝嗎?Wolfram 知識庫里有整套神奇寶貝的數(shù)據(jù):

看看這些精靈們的攻防能力是怎樣分布的:

你對貨幣感興趣嗎?Wolfram 的知識庫里對每種貨幣面值都有以下數(shù)據(jù)(有些只適用于紙幣/硬幣):

我們可以了解一下全球發(fā)行的硬幣的尺寸分布:

原來,世界上最小的硬幣直徑僅 1 厘米,而最大的硬幣足足有 4 厘米寬!它們究竟是哪個國家的貨幣呢?

分別是 1 緬分硬幣和贊比亞的 10 克瓦查。
如果你喜歡撲克,那你也許會對拿到一手好牌(例如同花順)的概率感興趣。Wolfram Alpha 這個充滿智慧的 API 可以很輕松地滿足這類需求:

Wolfram Alpha 幾乎可以回應(yīng)你的任何問題:
怎么樣?和 Siri 有一拼吧?
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