超模君看过一个视频,是毕导说薯片掉在地上,和地面接触的部分为一条线,而一条线在二维平面上的积分为0,所以薯片掉在地上还是可以吃,今天小编就来聊一聊关于诺贝尔奖为什么没有设立数学奖?接下来我们就一起去研究一下吧!

诺贝尔奖为什么没有设立数学奖(诺贝尔没有数学奖)

诺贝尔奖为什么没有设立数学奖

超模君看过一个视频,是毕导说薯片掉在地上,和地面接触的部分为一条线,而一条线在二维平面上的积分为0,所以薯片掉在地上还是可以吃。

这就好比是在说你骑机车之所以会出交通事故,是因为你骑得不够快,因为只要你骑到光速,你就可以避免一切交通事故……

不过这不是重点啦,重点是为什么毕导要说它在二维上的积分为0呢?因为它在一维上的积分不为0。慧眼如炬.jpg

总之很多明明发生过的事,增加了一个维度就像什么都没发生过一样。

说到一维积分,超模君就想到下半年中美合拍的……超模君就想到拉东变换,拉东变换就是利用了直线上的积分值。

拉东变换公式奠定了CT技术的数学基础,而CT技术直接把现代医学带入了“太空时代”。

是拉东,不是我靳东,我只是发明了诺贝尔数学奖而已,你们不要黑我,谢罪警告。

拉东变换

1917年,奥地利数学家拉东发表了一篇论文,其中提到了一种通过积分来求函数f的分布解的方法:函数f定义在一定区域上,有不同角度穿过该区域的直线,通过f在这些直线上的积分值,我们可以求得f的分布解。

后来这个积分就被称为f的拉东变换。

f函数的分布解,通过对R进行逆变换得到。

拉东变换与CT

那么拉东变换是如何奠定了医学CT技术的数学基础呢?

这还要从x光说起。

在拉东发表那篇论文之前,德国物理学家伦琴在1895年宣布发现了x射线,他因此获得了1901年首届诺贝尔物理学奖。

墙内开花墙外香,伦琴的发现很快在医学诊断领域被广泛应用:x射线具有强大的穿透力,能够轻易地通过人体,医生能通过x射线的成像,对病人进行诊断。

X射线通过人体时,对于体内的不同组织,如肌肉、血管、骨骼、脏腑等,有不同的x射线衰减率,体内病变的组织,如发炎或者肿瘤,它们的x射线穿透率也与正常组织不同。

所以如果让人体置于x射线源与感应胶片之间,就能在胶片上留下体内组织的x射线投影,医生就根据这个影像来诊断病情。

不过,传统的x射线成像仪所形成的人体内部投影,只包含了体内组织的二维结构信息,无法提供体内横截面(断层)上组织的情况。

所以,传统x射线成像仪虽然对于诊断骨折或肺部感染之类的病情有很大帮助,对于诊断脑部疾病或者内脏肿瘤之类的疑难杂症却无能为力。

直到1972年,英国出现了“计算机辅助x射线断层成像仪”(CT),它能提供人体各部位的断层x射线图像。

通过CT,医生可以轻而易举地观察到人体内部哪怕是微小的病变和病灶分布,而不必切开病人身体来获得病人体内组织的结构信息。

CT的数学原理正是拉东变换。

如果把人体中不同组织的x射线吸收率当作一个函数f,把不同直线上x射线平均衰减率看作是f在该直线上的积分值,那么我们就可以得到人体内部的x射线分布解,从而重建体内的图像。

图片来源于网络

如上图所示,x射线从x线管射出,穿过人体,到达探测器。

由于在穿过人体的时候x射线经受不同组织的吸收,探测器接收到的x射线的强度,相较于射出时有了一定的衰减,通过计算,可以知道从x线管到探测器的平均x射线衰减率。

所以,令x线管沿圆周移动一圈,以不同的角度发射x射线穿透人体,就得到了无数不同角度上的平均x射线衰减率。

发明了CT的美国人柯马克和英国人豪斯菲尔德顺理成章的获得了1979年诺贝尔医学奖。

授奖人说,这项发明使医学如同进入了太空时代

那些年错过的数学奖,这些年颁给医学奖

柯马克出生于南非,1956年移居美国,而在1955年的时候,他作为物理学讲师接受到一项任务,为一家南非医院的放射科,监测肿瘤患者接受放射性同位素治疗的剂量。

柯马克想通过体外测量同位素发出的射线,来确定同位素在体内的浓度分布,来帮助医生确定治疗方法。

他很快发现这不是个医学问题,而是个数学问题——函数的直线积分表示。这个积分方法可以在放射医学中有种种应用。

不过柯马克的成果一开始没有引起很大的注意,因为重建用于临床诊断的高质量人体图像,必须进行大量的数值计算——这一届计算机不行。

到了1972年,英国电子音乐工业公司(就是大名鼎鼎的百代唱片,搞音乐的人也搞搞诺贝尔,不限于文学奖)的计算机工程师豪斯菲尔德才造出了第一台可用于临床的高精度CT。

豪斯菲尔德不仅和柯马克一起获得了1979年诺贝尔医学奖,还在1981年被授予爵士称号。

其实这个英国小伙子只是出身于诺丁汉郡乡村、毕业于一所普通电气工程学院,他成为爵士可以说是“英国梦”实现的一个代表了。撸起袖子加油干,我们都是追梦人。