Wolfram | Alpha 之 15 種非數學領域的使用

• 2020 年 3 月 11 日
• 筆記

本文譯自 Wolfram 部落格2020年2月20日的文章，作者：Zoe Goldenfeld —— Wolfram 商業分析師。

我們都知道 Wolfram|Alpha 是解決計算和數學問題的高手，但它的海量數據和應用領域卻並不是廣為人知。我在大學攻讀生物學專業時，被各種必須死記硬背的資訊搞得精疲力竭。課堂上課節奏很快，我的筆記常常留有大片空白，往往還沒來得及消化老師講的這一段內容，下一段就已經開始了。熬夜整理筆記、通過Yahoo!搜索各種問題的答案更是家常便飯。例如消化系統有何功能（提示："在食物的攝取和消化中起作用；水和營養的吸收；水、酸、酶、緩衝液和鹽的分泌；廢物的排泄；以及能量的儲存"——感謝Wolfram | Alpha！）。

回想起那段學生生涯，如果當時能正確地使用 Wolfram|Alpha 作為學習工具，我會節省很多時間。因為我本人是生物學專業的，所以經常搜索的科學領域都與化學有關，但是 Wolfram|Alpha 在更多其他領域都有豐富寶貴的資源。我在這裡整理了 Wolfram|Alpha 在數學之外的15種應用，希望對您的課內課外學習都有用。

1. 反應化學計量

對我而言，化學計量學是最難的化學課程之一，我敢肯定不是我一個人這樣想。幸運的是，Wolfram | Alpha可以計算化學計量問題，求解完成反應所需的物質的量以及理論收率。要計算反應的化學計量，請輸入反應以及您所知道的量。

讓我們通過一個反應來說明：B2H6 + O2 → B2O3 + H2O。我有36.1克 B2H6，需要計算將這36.1克B2H6完全燃燒所需的氧氣量。在這種情況下，我只需輸入以下內容：

36.1 g B2H6 + O2 -> B2O3 + H2O

Wolfram|Alpha 能夠配平方程式並計算答案，並把答案清晰明了地顯示在表格中。由此，我現在知道所有的B2H6充分燃燒需要3.914摩爾（即125.2克）O2：

2. 歷史事件和人物

Wolfram|Alpha是查找重要歷史人物或事件基本資訊的理想場所。我發現尤其有幫助的一點是，它非常善於提綱挈領地展示戰鬥或衝突的具體資訊。通常，在閱讀這類事件時，我們往往會迷失在戰爭規模中，而無法完全理解重要的細節。

而Wolfram|Alpha能夠把最重要的資訊用易於理解的圖表展示給讀者，把事件的正反兩面進行比較，因此我們無需花費大量時間瀏覽較長的維基百科文章，就能夠獲得全面的視野。

例如，查詢"Spanish Conquest of Peru"(西班牙秘魯征服)，這是16世紀西班牙王國與印加帝國之間長達數十年的戰爭。

Wolfram|Alpha首先提供日期和位置等資訊，然後詳細列出更具體的數據，例如衝突中的兩個派系，雙方指揮官，雙方的傷亡和損失以及戰鬥的主要結果。

這樣，我可以輕鬆地了解該歷史事件的基礎資訊，而不會被細節所困擾。

3. 動物和植物

Wolfram|Alpha提供了所有生物體的分類學資訊。您可以鍵入特定的生物以查找有關該生物的資訊，也可以嘗試整個物種、科、屬等。 如果我輸入諸如"cnidaria"之類比較泛泛而基本的資訊，我得到的就是基本資訊，包括生物學特性、新陳代謝、這一動物門的其他成員等。

當然，如果我不想遍歷所有這些數據，可以把範圍縮小。例如，如果我專門查詢"planarian taxonomy"，則會得到一張已經分類列好的包含界、門、綱，目和科的表格：

Wolfram|Alpha 涵蓋的生物學數據之廣不僅限於動物。除了分類和基本資訊，Wolfram|Alpha還可以生成特定地區植物的生長曲線，並將其與美國全國平均水平進行比較。例如，如果查詢"maple tree growth curve in Illinois"（伊利諾伊州的楓樹生長曲線），則會得到伊利諾伊州的楓樹生長曲線圖，整個美國的生長曲線圖以及楓樹分類學資訊的圖表：

4. 配平方程式/轉換為摩爾

Wolfram|Alpha也可以配平化學方程式。例如，我輸入查詢「C4H6O3+H2O -> C2H4O2"。Wolfram|Alpha首先顯示答案，然後顯示方程式的結構。特別有用的是，您可以自由切換結構類型，從鍵線式切換為Lewis結構，或顯示所有原子。

沿頁面下翻，您會看到 Wolfram|Alpha 顯示所涉及組分的化學名稱和化學式，以及其他相關資訊，例如摩爾品質、密度、熔點等。

同樣，使用 Wolfram|Alpha 將品質或體積轉換為摩爾非常簡單，反之亦然。只需輸入以摩爾或品質為單位的物質的量及單位，以及想要轉換的單位（例如，將7摩爾醋酸轉化為公斤），Wolfram|Alpha 就會計算出答案，並附上其他可能的單位轉換和相應的單位數量：

5. 解剖學資訊

Wolfram|Alpha提供有豐富的解剖學和醫學資訊。例如，如果查詢"human heart arteries"（人的心臟動脈），Wolfram|Alpha 將正確地將該查詢解釋為左冠狀動脈和右冠狀動脈，然後顯示其拉丁名稱、其他名稱以及每條動脈功能的簡要說明：

繼續向下翻，還會顯示形態、區域位置和身體位置的模型：

以下是物理特徵，構成部分和連接方式（動脈作為循環系統的一部分如何工作）：

您還可以對比兩種不同結構的更具體方面，例如，"膽囊與肝臟的功能"：

可用資訊的範圍並不僅限於人類。生物無論大小，都以與人類數據相似的方式表示。例如，嘗試查詢"馬股骨"。首先顯示的是左右股骨的層次關係，然後是形態、區位和所處身體位置的模型：

最後，甚至顯示了關節和同源結構：

6. 基因組學

我們甚至可以使用 Wolfram|Alpha 來分析基因，而且不僅限於人類基因組。Wolfram|Alpha 的數據涵蓋了小鼠、果蠅等的全序列基因組。

讓我們看一下查詢""human gene gfra1"的結果。首先，Wolfram|Alpha 解釋該查詢，然後提供標準名稱和其他名稱，用表格列出該基因的位置，並直觀展示在10號染色體上的位置：

Wolfram|Alpha 還顯示其他相關資訊，例如參考序列、其他相鄰基因、基因剪接結構的視覺表示、蛋白質名稱等。它還提供基因本體特徵，例如功能和過程。

除基因外，還提供蛋白質和生物分子資訊。對於蛋白質，例如血紅蛋白，Wolfram|Alpha 提供了帶狀結構和原子結構的序列、分子量以及模型。對於5-羥色胺等生物分子，將顯示其化學名稱和分子式以及結構圖：

7. 原子光譜

如果您使用原子光譜，Wolfram|Alpha 是一個很好的資源。如果輸入"原子光譜"以及您正在研究的任何元素，Wolfram|Alpha 將顯示原子光譜和可見區域的可視化。它還包括光譜線。特別方便的是，對於原子光譜的可視化，您可以在波長、頻率和能量之間切換。切換旁邊是顯示或隱藏其他視圖的選項，例如振蕩器強度和顏色。

8. 寫作

學業之餘，我喜歡閱讀和寫作，並且發現 Wolfram|Alpha 在這方面也可以大顯神通。除了提供單詞的定義和翻譯，Wolfram|Alpha 還可以提供同義詞、反義詞，與特定單詞押韻的單詞等。

與流行的詞典或同義詞庫相比，我更偏愛使用 Wolfram|Alpha 的主要原因是，Wolfram|Alpha 能提供很多有趣且有益的資訊。例如，如果我查詢「fugue」一詞，我不僅會得到三個不同的定義，還會得到該詞在英語中的第一個已知用法，其詞根，用法的時間軸，翻譯成其他語言的列表，具有相同或相似含義的更多詞條等。

還可以使用 Wolfram|Alpha 查詢單詞的同義詞或反義詞。如果我在查詢中輸入"incite synonym"，Wolfram|Alpha 會生成一個同義詞列表，並在下面提供定義。

除了同義詞和反義詞外，Wolfram|Alpha還可以列出與某個單詞押韻的單詞。例如，如果輸入"words that rhyme with sublime"（與sublime押韻的詞），則會得到諸如lime, dime, prime等詞的列表。此功能對詩人，詞曲作者和其他創作者特別有用。

作者和讀者都會喜歡的另一個功能是，Wolfram|Alpha 可以提供與文檔的數量或單詞或頁面有關的定量數據。例如，如果我輸入"12,000個單詞"，Wolfram|Alpha可以告訴我該文檔將有多少頁，讀、寫或說這麼長的文字需要多長時間，等等。

有條悄悄話需要傳達？Wolfram|Alpha也可以幫上忙。Wolfram|Alpha 除了將單詞和短語從一種語言翻譯成另一種語言外，還可以將單詞和短語轉換為摩爾斯電碼。只需鍵入您要翻譯的內容，剩下的就交給 Wolfram|Alpha 吧。

9. 運動學

Wolfram|Alpha 是運動學研究的絕佳工具。如果您要進行兩體碰撞問題的研究，例如彈性碰撞。Wolfram|Alpha 可以計算兩個物體的最終速度，並生成示意圖來可視化碰撞過程。只需鍵入"彈性碰撞"以及兩個物體的初始品質和速度值，然後按回車鍵。Wolfram|Alpha 首先是解釋輸入資訊，並在圖表中顯示它。然後，它計算兩個最終速度的結果，然後生成碰撞的示意圖。

10. 認知

除了前面介紹過的腦解剖結構的詳細資訊之外，Wolfram|Alpha 還提供有關認知任務和相關領域的大量資訊，例如記憶、語言、注意力、推理和感知測試等。

您還可以找到神經系統中單個神經元類型的資訊。除了神經元的位置和介紹之外，Wolfram|Alpha 還包括其他有用數據，例如其突觸特性和電生理學測量值：

同樣，您也可以按照功能分類來尋找大腦的區域。例如，查詢"brain area associated with memory"（與記憶相關的大腦區域），會顯示相關大腦區域的列表，列出的每個結果都鏈接到該特定大腦區域的單獨頁面。

11. 社會經濟學數據

研究特定國家的社會經濟數據非常簡單。輸入您想知道的內容，然後輸入國家/地區。如果要比較多個國家/地區，請用逗號分隔名稱。例如，嘗試查詢"GDP of Mozambique, Namibia, Mali"（莫三比克，納米比亞，馬里的GDP），或如下例所示"unemployment rate Vietnam, Cambodia, Laos"（越南，柬埔寨，寮國的失業率）。 Wolfram|Alpha 首先顯示的是對輸入的解釋，然後是直接結果：

然後顯示其他相關資訊，例如三個國家隨時間推移的失業率、長期失業率（按性別劃分）、按教育程度劃分的失業率，按教育程度劃分的勞動力等：

如果要檢查與美國某一特定地區相關的數據，Wolfram|Alpha 尤其擅長。您可以找到收入等數據，例如各縣的最高人均收入：

12. 滴定

Wolfram|Alpha 是用於計算滴定度的強大工具。它可以計算出鹼的體積、酸的體積、鹼的濃度或酸的濃度。您需要做的就是提供相應的變數，例如鹼的體積或濃度等。然後 Wolfram|Alpha 就會計算出答案。

13. 量子力學

Wolfram|Alpha 是查找和比較方程式的神器。例如，如果輸入"particle in a box"，這是量子力學領域的基礎模型，則結果首先顯示對查詢的解釋，然後是經典力學和量子力學的所有相關方程式。Wolfram|Alpha 還顯示勢能圖。

14. 化合物的雜化

雜化，或在原子中心進行原子軌道的混合，是一個很難掌握的概念。在這方面，Wolfram|Alpha 可以提供很好的幫助。只需輸入化合物的名稱加上"雜化"，Wolfram | Alpha就會顯示分子中每個原子的雜化、電子數和帶有標記軌道的圖：

同樣，Wolfram|Alpha 也提供化合物中每個化學鍵的資訊。如果鍵入化合物名稱加上"鍵"或"鍵資訊"，Wolfram|Alpha 將為您提供一個方便的圖表，其中包含各個鍵、鍵數、鍵長和鍵能（以kJ/mol為單位，必要時可以調整）：

15. 熱力學

Wolfram|Alpha 可以輕鬆求解熱力學問題，如等溫過程。如果查詢"等溫過程"，將會出現一個含有初始壓力、初始體積、初始溫度和最終體積等輸入域的計算器。輸入您所需的值，按"計算"鍵，就會生成一個表格，包含最終壓力、熵變、系統的熱傳遞，最終溫度和對系統所做的功等。Wolfram|Alpha還會生成壓力與體積，溫度與熵的關係圖。

上面介紹的15個應用在我看來非常棒，但很可能我只是略窺一斑。Wolfram|Alpha 擁有海量的知識和強大的功能，從放射性衰變到經典神話學，從一頓飯的營養成分比較，到計算Bose-Einstein分布，估算多少粒豆子將填滿一個容器，乃至計算恆星的光等，應有盡有。無論您是一名莘莘學子，還是對某一主題感興趣的業餘愛好者（比如在雨中奔跑的物理學！），我都強烈推薦 Wolfram|Alpha 作為一種資訊工具，它不僅會做數學難題，還有更多酷炫功能等你發掘！

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