Wolfram | Alpha 之 15 种非数学领域的使用
本文译自 Wolfram 博客2020年2月20日的文章，作者：Zoe Goldenfeld —— Wolfram 商业分析师。
我们都知道 Wolfram|Alpha 是解决计算和数学问题的高手，但它的海量数据和应用领域却并不是广为人知。我在大学攻读生物学专业时，被各种必须死记硬背的信息搞得精疲力竭。课堂上课节奏很快，我的笔记常常留有大片空白，往往还没来得及消化老师讲的这一段内容，下一段就已经开始了。熬夜整理笔记、通过Yahoo!搜索各种问题的答案更是家常便饭。例如消化系统有何功能（提示："在食物的摄取和消化中起作用；水和营养的吸收；水、酸、酶、缓冲液和盐的分泌；废物的排泄；以及能量的储存"——感谢Wolfram | Alpha！）。
回想起那段学生生涯，如果当时能正确地使用 Wolfram|Alpha 作为学习工具，我会节省很多时间。因为我本人是生物学专业的，所以经常搜索的科学领域都与化学有关，但是 Wolfram|Alpha 在更多其他领域都有丰富宝贵的资源。我在这里整理了 Wolfram|Alpha 在数学之外的15种应用，希望对您的课内课外学习都有用。
1. 反应化学计量
对我而言，化学计量学是最难的化学课程之一，我敢肯定不是我一个人这样想。幸运的是，Wolfram | Alpha可以计算化学计量问题，求解完成反应所需的物质的量以及理论收率。要计算反应的化学计量，请输入反应以及您所知道的量。
让我们通过一个反应来说明：B2H6 + O2 → B2O3 + H2O。我有36.1克 B2H6，需要计算将这36.1克B2H6完全燃烧所需的氧气量。在这种情况下，我只需输入以下内容：
36.1 g B2H6 + O2 -> B2O3 + H2O
Wolfram|Alpha 能够配平方程式并计算答案，并把答案清晰明了地显示在表格中。由此，我现在知道所有的B2H6充分燃烧需要3.914摩尔（即125.2克）O2：
2. 历史事件和人物
Wolfram|Alpha是查找重要历史人物或事件基本信息的理想场所。我发现尤其有帮助的一点是，它非常善于提纲挈领地展示战斗或冲突的具体信息。通常，在阅读这类事件时，我们往往会迷失在战争规模中，而无法完全理解重要的细节。
而Wolfram|Alpha能够把最重要的信息用易于理解的图表展示给读者，把事件的正反两面进行比较，因此我们无需花费大量时间浏览较长的维 基 百 科文章，就能够获得全面的视野。
例如，查询"Spanish Conquest of Peru"(西班牙秘鲁征服)，这是16世纪西班牙王国与印加帝国之间长达数十年的战争。
Wolfram|Alpha首先提供日期和位置等信息，然后详细列出更具体的数据，例如冲突中的两个派系，双方指挥官，双方的伤亡和损失以及战斗的主要结果。
这样，我可以轻松地了解该历史事件的基础信息，而不会被细节所困扰。
3. 动物和植物
Wolfram|Alpha提供了所有生物体的分类学信息。您可以键入特定的生物以查找有关该生物的信息，也可以尝试整个物种、科、属等。
如果我输入诸如"cnidaria"之类比较泛泛而基本的信息，我得到的就是基本信息，包括生物学特性、新陈代谢、这一动物门的其他成员等。
当然，如果我不想遍历所有这些数据，可以把范围缩小。例如，如果我专门查询"planarian taxonomy"，则会得到一张已经分类列好的包含界、门、纲，目和科的表格：
Wolfram|Alpha 涵盖的生物学数据之广不仅限于动物。除了分类和基本信息，Wolfram|Alpha还可以生成特定地区植物的生长曲线，并将其与美国全国平均水平进行比较。例如，如果查询"maple tree growth curve in Illinois"（伊利诺伊州的枫树生长曲线），则会得到伊利诺伊州的枫树生长曲线图，整个美国的生长曲线图以及枫树分类学信息的图表：
4. 配平方程式/转换为摩尔
Wolfram|Alpha也可以配平化学方程式。例如，我输入查询“C4H6O3+H2O -> C2H4O2"。Wolfram|Alpha首先显示答案，然后显示方程式的结构。特别有用的是，您可以自由切换结构类型，从键线式切换为Lewis结构，或显示所有原子。
沿页面下翻，您会看到 Wolfram|Alpha 显示所涉及组分的化学名称和化学式，以及其他相关信息，例如摩尔质量、密度、熔点等。
同样，使用 Wolfram|Alpha 将质量或体积转换为摩尔非常简单，反之亦然。只需输入以摩尔或质量为单位的物质的量及单位，以及想要转换的单位（例如，将7摩尔醋酸转化为千克），Wolfram|Alpha 就会计算出答案，并附上其他可能的单位转换和相应的单位数量：
5. 解剖学信息
Wolfram|Alpha提供有丰富的解剖学和医学信息。例如，如果查询"human heart arteries"（人的心脏动脉），Wolfram|Alpha 将正确地将该查询解释为左冠状动脉和右冠状动脉，然后显示其拉丁名称、其他名称以及每条动脉功能的简要说明：
继续向下翻，还会显示形态、区域位置和身**置的模型：
以下是物理特征，构成部分和连接方式（动脉作为循环系统的一部分如何工作）：
您还可以对比两种不同结构的更具体方面，例如，"胆囊与肝脏的功能"：
可用信息的范围并不仅限于人类。生物无论大小，都以与人类数据相似的方式表示。例如，尝试查询"马股骨"。首先显示的是左右股骨的层次关系，然后是形态、区位和所处身**置的模型：
最后，甚至显示了关节和同源结构：
6. 基因组学
我们甚至可以使用 Wolfram|Alpha 来分析基因，而且不仅限于人类基因组。Wolfram|Alpha 的数据涵盖了小鼠、果蝇等的全序列基因组。
让我们看一下查询""human gene gfra1"的结果。首先，Wolfram|Alpha 解释该查询，然后提供标准名称和其他名称，用表格列出该基因的位置，并直观展示在10号染色体上的位置：
Wolfram|Alpha 还显示其他相关信息，例如参考序列、其他相邻基因、基因剪接结构的视觉表示、蛋白质名称等。它还提供基因本体特征，例如功能和过程。
除基因外，还提供蛋白质和生物分子信息。对于蛋白质，例如血红蛋白，Wolfram|Alpha 提供了带状结构和原子结构的序列、分子量以及模型。对于5-羟色胺等生物分子，将显示其化学名称和分子式以及结构图：
7. 原子光谱
如果您使用原子光谱，Wolfram|Alpha 是一个很好的资源。如果输入"原子光谱"以及您正在研究的任何元素，Wolfram|Alpha 将显示原子光谱和可见区域的可视化。它还包括光谱线。特别方便的是，对于原子光谱的可视化，您可以在波长、频率和能量之间切换。切换旁边是显示或隐藏其他视图的选项，例如振荡器强度和颜色。
8. 写作
学业之余，我喜欢阅读和写作，并且发现 Wolfram|Alpha 在这方面也可以大显神通。除了提供单词的定义和翻译，Wolfram|Alpha 还可以提供同义词、反义词，与特定单词押韵的单词等。
与流行的词典或同义词库相比，我更偏爱使用 Wolfram|Alpha 的主要原因是，Wolfram|Alpha 能提供很多有趣且有益的信息。例如，如果我查询“fugue”一词，我不仅会得到三个不同的定义，还会得到该词在英语中的第一个已知用法，其词根，用法的时间轴，翻译成其他语言的列表，具有相同或相似含义的更多词条等。
还可以使用 Wolfram|Alpha 查询单词的同义词或反义词。如果我在查询中输入"incite synonym"，Wolfram|Alpha 会生成一个同义词列表，并在下面提供定义。
除了同义词和反义词外，Wolfram|Alpha还可以列出与某个单词押韵的单词。例如，如果输入"words that rhyme with sublime"（与sublime押韵的词），则会得到诸如lime, dime, prime等词的列表。此功能对诗人，词曲作者和其他创作者特别有用。
作者和读者都会喜欢的另一个功能是，Wolfram|Alpha 可以提供与文档的数量或单词或页面有关的定量数据。例如，如果我输入"12,000个单词"，Wolfram|Alpha可以告诉我该文档将有多少页，读、写或说这么长的文字需要多长时间，等等。
有条悄悄话需要传达？Wolfram|Alpha也可以帮上忙。Wolfram|Alpha 除了将单词和短语从一种语言翻译成另一种语言外，还可以将单词和短语转换为摩尔斯电码。只需键入您要翻译的内容，剩下的就交给 Wolfram|Alpha 吧。
9. 运动学
Wolfram|Alpha 是运动学研究的绝佳工具。如果您要进行两体碰撞问题的研究，例如弹性碰撞。Wolfram|Alpha 可以计算两个物体的最终速度，并生成示意图来可视化碰撞过程。只需键入"弹性碰撞"以及两个物体的初始质量和速度值，然后按回车键。Wolfram|Alpha 首先是解释输入信息，并在图表中显示它。然后，它计算两个最终速度的结果，然后生成碰撞的示意图。
10. 认知
除了前面介绍过的脑解剖结构的详细信息之外，Wolfram|Alpha 还提供有关认知任务和相关领域的大量信息，例如记忆、语言、注意力、推理和感知测试等。
您还可以找到神经系统中单个神经元类型的信息。除了神经元的位置和介绍之外，Wolfram|Alpha 还包括其他有用数据，例如其突触特性和电生理学测量值：
同样，您也可以按照功能分类来寻找大脑的区域。例如，查询"brain area associated with memory"（与记忆相关的大脑区域），会显示相关大脑区域的列表，列出的每个结果都链接到该特定大脑区域的单独页面。
11. 社会经济学数据
研究特定国家的社会经济数据非常简单。输入您想知道的内容，然后输入国家/地区。如果要比较多个国家/地区，请用逗号分隔名称。例如，尝试查询"GDP of Mozambique, Namibia, Mali"（莫桑比克，纳米比亚，马里的GDP），或如下例所示"unemployment rate Vietnam, Cambodia, Laos"（越南，柬埔寨，老挝的失业率）。
Wolfram|Alpha 首先显示的是对输入的解释，然后是直接结果：
然后显示其他相关信息，例如三个国家随时间推移的失业率、长期失业率（按性别划分）、按教育程度划分的失业率，按教育程度划分的劳动力等：
如果要检查与美国某一特定地区相关的数据，Wolfram|Alpha 尤其擅长。您可以找到收入等数据，例如各县的最高人均收入：
12. 滴定
Wolfram|Alpha 是用于计算滴定度的强大工具。它可以计算出碱的体积、酸的体积、碱的浓度或酸的浓度。您需要做的就是提供相应的变量，例如碱的体积或浓度等。然后 Wolfram|Alpha 就会计算出答案。
13. 量子力学
Wolfram|Alpha 是查找和比较方程式的神器。例如，如果输入"particle in a box"，这是量子力学领域的基础模型，则结果首先显示对查询的解释，然后是经典力学和量子力学的所有相关方程式。Wolfram|Alpha 还显示势能图。
14. 化合物的杂化
杂化，或在原子中心进行原子轨道的混合，是一个很难掌握的概念。在这方面，Wolfram|Alpha 可以提供很好的帮助。只需输入化合物的名称加上"杂化"，Wolfram | Alpha就会显示分子中每个原子的杂化、电子数和带有标记轨道的图：
同样，Wolfram|Alpha 也提供化合物中每个化学键的信息。如果键入化合物名称加上"键"或"键信息"，Wolfram|Alpha 将为您提供一个方便的图表，其中包含各个键、键数、键长和键能（以kJ/mol为单位，必要时可以调整）：
15. 热力学
Wolfram|Alpha 可以轻松求解热力学问题，如等温过程。如果查询"等温过程"，将会出现一个含有初始压力、初始体积、初始温度和最终体积等输入域的计算器。输入您所需的值，按"计算"键，就会生成一个表格，包含最终压力、熵变、系统的热传递，最终温度和对系统所做的功等。Wolfram|Alpha还会生成压力与体积，温度与熵的关系图。
上面介绍的15个应用在我看来非常棒，但很可能我只是略窥一斑。Wolfram|Alpha 拥有海量的知识和强大的功能，从放射性衰变到经典神话学，从一顿饭的营养成分比较，到计算Bose-Einstein分布，估算多少粒豆子将填满一个容器，乃至计算恒星的光等，应有尽有。无论您是一名莘莘学子，还是对某一主题感兴趣的业余爱好者（比如在雨中奔跑的物理学！），我都强烈推荐 Wolfram|Alpha 作为一种信息工具，它不仅会做数学难题，还有更多酷炫
