رياضيات

اللوغاريتم

دالة رياضية هي معكوس الرفع إلى أس، تُستخدم هنا لخطية علاقات السطوع والمسافة.
7 مقالات ذات صلة · 5 صيغ

الوصف

اللوغاريتم هو دالة رياضية تجيب عن السؤال: إلى أي أس يجب رفع أساس ثابت للحصول على عدد معين؟ على سبيل المثال، اللوغاريتم العشري للعدد 1000 يساوي 3، لأن 10^3 = 1000. في الفيزياء وعلم الفلك، لا غنى عن اللوغاريتمات لضغط نطاقات واسعة من القيم—مثل السطوع أو المسافة أو التردد—إلى مقاييس يمكن التعامل معها. كما أنها تحول العلاقات الضربية إلى علاقات جمعية، مما يبسط التحليل.

التاريخ

قدم جون نابير اللوغاريتمات في عام 1614 كأداة حسابية، ثم طورها هنري بريغز لاحقًا. وسرعان ما اعتمدها علماء الفلك مثل يوهانس كيبلر في حساباتهم.

كيف يعمل

يُكتب لوغاريتم العدد x للأساس b على الصورة log_b(x). ويحقق الهوية b^(log_b(x)) = x. الأساسات الشائعة هي 10 (اللوغاريتم العشري)، وe ≈ 2.718 (اللوغاريتم الطبيعي)، و2 (اللوغاريتم الثنائي). في علم الفلك، تُعرَّف المقادير النجمية على مقياس لوغاريتمي: فرق 5 مقادير يقابل عامل 100 في السطوع. وهذا يسهل مقارنة النجوم التي تختلف في لمعانها بمليارات المرات.

في التطبيق

تُستخدم اللوغاريتمات في مقياس المقادير النجمية، وفي مقياس الديسيبل للصوت، وفي مقياس الأس الهيدروجيني للحموضة، وفي مقياس ريختر للزلازل.

حقيقة طريفة

كلمة 'لوغاريتم' تأتي من اليونانية بمعنى 'عدد النسبة'، لأن نابير صممها في الأصل كوسيلة لتحويل الضرب إلى جمع.

Concept graph →

صيغ

$$D_{KL}(P\|Q) = \int P(x) \log \frac{P(x)}{Q(x)} dx$$
Measures difference between two probability distributions.
ما في الصيغة
D_{KL}متغيرKullback-Leibler divergence — information divergence
P(x)متغيرprobability density of distribution P — probability density
Q(x)متغيرprobability density of distribution Q — probability density
xمتغيرrandom variable — متغير عشوائي
\intمؤثرsums the integrand over all values of x — مؤثر تكاملي
\logمؤثرcomputes the logarithm of the ratio — اللوغاريتم
$$P(k) = P_0(k) \left[1 + A \exp\left(-\frac{(\log k - \log k_0)^2}{\sigma^2}\right)\right]$$
A Gaussian-shaped enhancement in power spectrum.
ما في الصيغة
P(k)متغيرPerturbed power spectrum — طيف القدرة cubic metre
P_0(k)متغيرBackground power spectrum — طيف القدرة cubic metre
AمتغيرAmplitude of the bump — سعة
kمتغيرWavenumber — عدد موجي per metre
k_0متغيرCentral wavenumber of the bump — عدد موجي per metre
σمتغيرWidth of the bump in log-k — width
expمؤثرExponential function — exponential
logمؤثرNatural logarithm — اللوغاريتم
$$\min_G \max_D V(D,G) = \mathbb{E}_{x \sim p_{data}}[\log D(x)] + \mathbb{E}_{z \sim p_z}[\log(1 - D(G(z)))]$$
Adversarial training objective for generative adversarial networks.
ما في الصيغة
xمتغيرdata sample — sample
zمتغيرlatent variable sample — latent variable
D(x)متغيرdiscriminator output for real data — discriminator output
G(z)متغيرgenerator output for latent variable — generator output
V(D,G)متغيرvalue function of the game — value function
min_Gمؤثرminimize with respect to generator parameters — minimization over generator
max_Dمؤثرmaximize with respect to discriminator parameters — maximization over discriminator
E_{x~p_data}مؤثرexpectation over the empirical data distribution — expectation over data distribution
E_{z~p_z}مؤثرexpectation over the latent prior distribution — expectation over latent distribution
logمؤثرnatural logarithm — اللوغاريتم
$$\log P(D|\theta) = -\frac{1}{2}\sum \left(\frac{(y_{\text{model}} - y_{\text{data}})^2}{\sigma^2} + \log(2\pi\sigma^2)\right)$$
Probability of data given model parameters with Gaussian errors.
ما في الصيغة
P(D|θ)متغيرprobability of data given parameters — احتمال
y_modelمتغيرmodel prediction — value
y_dataمتغيرobserved data point — value
σمتغيرstandard deviation of Gaussian noise — انحراف معياري
logمؤثرnatural logarithm — اللوغاريتم
∑مؤثرsum over all data points — جمع
$$[X/\mathrm{H}] = \log\frac{N_X}{N_{\mathrm{H}}} + 12$$
Standard logarithmic measure of element abundance relative to hydrogen.
ما في الصيغة
[X/H]متغيرLogarithmic abundance of element X relative to hydrogen — logarithmic abundance ratio
N_XمتغيرNumber density of element X — number density reciprocal cubic metre
N_HمتغيرNumber density of hydrogen — number density reciprocal cubic metre
logمؤثرBase-10 logarithm — اللوغاريتم

مقالات ذات صلة · 7

عندما تهمس الجسيمات وداعًا: ذيول كمية في عوالم متعددة الأبعاد
تصادمت كرتان مشحونتان وتطايرتا في اتجاهين متعاكسين. قد يبدو أن كل شيء انتهى، لكن الضوء المنبعث من وداعهما لا يزال يجوب الفضاء لفترة طويلة. في عالمنا العادي، هذه ظاهرة معروفة منذ زمن طويل: الشحنة المتسارعة تشع دائمًا موجات كهرومغناطيسية.
فسيفساء على سطح الثقب الأسود
الثقب الأسود يبتلع كل شيء، حتى الضوء. لكنه لا ينتهك قوانين الفيزياء: لديه إنتروبيا الإنتروبيا — مقياس للمعلومات المخفية التي 'يتذكرها' الجسم.
عالم الومضات: كيف تجمع الكاميرا الصورة من ومضات الضوء
على عكس الكاميرات العادية، فإن الكاميرات الحدثية لا تسجل سوى اللحظات التي يصبح فيها الضوء أكثر سطوعًا أو خفوتًا. فهي لا تنتج صورًا، بل ترسل تيارًا لا ينتهي من هذه الومضات. وقد حول العلماء هذا التيار إلى صورة واضحة للأرض، أثناء التحليق فوقها على متن قمر اصطناعي. كل ومضة تشبه قطعة من فسيفساء؛ ومعًا تتجمع في صورة ثابتة.
تعلم الآلة2026-07-141 دarXiv:2607.12417سريع
شبكة عصبية تدرك الطور: من السمع إلى الحوسبة الكمومية
من الملائم تمثيل الإشارة الصوتية بعدد مركب: معامله (السعة) يعكس شدة الصوت، ووسيطه (الطور) يحدد موضع الموجة في الزمن وإزاحتها اللحظية. الشبكات العصبية التقليدية تقسم هذا الوصف الموحد إلى إحداثيين مستقلين – ببساطة، تحدد عنوانًا في شبكة ديكارتية: «خطوتان شرقًا وخطوة شمالًا».
الكون لا يريد أن تتفق أرقامه
للكون سرعة يتمدد بها، تُسمى ثابت هابل. المشكلة أن أدق طريقتين لقياسه تعطيان رقمين مختلفين. إحداهما، التي تستخدم الضوء المبكر للكون (إشعاع الخلفية الكونية)، تعطي قيمة معينة. والأخرى، التي تعتمد على رصد النجوم البعيدة في زماننا الحاضر، تعطي قيمة أخرى أعلى قليلًا. الفرق صغير، لكنه يصر على عدم الاختفاء. وهذا ما يُسمى «توتر هابل».
التوافقيات2026-05-171 دarXiv:2605.17594سريع
مفاتيح لا تتقاطع
يمكنك تحسس جسم غير مألوف بالطول، بالعرض، وبالقطر — في كل مرة تحصل على معلومات جديدة. ولكن ماذا لو كانت طريقة واحدة من التحسس لا تخبرك بشيء إطلاقًا عما ستظهره طريقة أخرى؟ هذا هو بالضبط ما تعنيه الأسس غير المنحازة بشكل متبادل في ميكانيكا الكم: القياس في أحدها يتركنا في جهل تام بشأن النتيجة في الآخر. وجد مؤلفو العمل الجديد وصفة أنيقة لإعداد مثل هذه المجموعات.
النهر مرآة للكون
شكل مجرى النهر ليس نزوة عشوائية من المناظر الطبيعية، بل تجسيد دقيق لمعادلة تصف نمو الكون ذي الانحناء السالب. في الظروف المختبرية، يقوم الماء المتدفق فوق الرمل بنحت مقطع عرضي تلقائيًا يتطابق مع حل نموذج فضاء دي سيتر المضاد — وهو زمكان ذو انحناء سالب، حيث يتمدد الكون بتسارع، لكنه يمتلك كثافة مادة أقل مما هو مطلوب للهندسة المسطحة.