伽利略認(rèn)為,宇宙這本書是用數(shù)學(xué)語(yǔ)言寫的。
數(shù)學(xué)是人類的第一種共同語(yǔ)言。不難設(shè)想,今后地球人和外星人的第一個(gè)交流工具便是“數(shù)”和“形”。
書中講述的那些有趣的數(shù)學(xué)故事,會(huì)讓你領(lǐng)略到數(shù)學(xué)是一個(gè)多么奇妙歡樂的世界,讓我們一起以無(wú)比的好奇走近數(shù)學(xué),以百倍的激情去擁抱數(shù)學(xué),學(xué)好數(shù)學(xué)。
《原來數(shù)學(xué)這么有趣》采用了擬人法,以數(shù)字0、1與兩個(gè)人對(duì)話,讓數(shù)學(xué)充滿人性,也充滿親情。之所以選擇0和1,是因?yàn)樗鼈兪亲顬橛腥さ膬蓚(gè)數(shù)字。在二進(jìn)位制中的兩個(gè)符號(hào)是0、1,這兩個(gè)數(shù)字支撐起計(jì)算機(jī)和邏輯代數(shù)。再者,0和1是級(jí)數(shù)20,21,22,23,24……開頭的兩個(gè)指數(shù),這個(gè)級(jí)數(shù)是二進(jìn)位制與十進(jìn)位制的公共通道。從這個(gè)級(jí)數(shù)中還可看到中國(guó)古代科學(xué)思想的光芒,“太極生兩儀,兩儀生四象,四象生八卦”不就是與這個(gè)級(jí)數(shù)20,21,22,23,24……相吻合嗎?萊布尼茲認(rèn)為最早的二進(jìn)位制來自于八卦?梢0和1是何等重要。 《原來數(shù)學(xué)這么有趣》中講述的一些有趣的數(shù)學(xué)故事,使讀者看到數(shù)學(xué)是一個(gè)十分奇妙歡樂的世界,讓我們一起以無(wú)比的好奇和興趣走近數(shù)學(xué),以激情去擁抱數(shù)學(xué),學(xué)好數(shù)學(xué)。
進(jìn)入20世紀(jì),有觀點(diǎn)認(rèn)為數(shù)學(xué)不再屬于自然科學(xué)的一個(gè)分支了,它是獨(dú)立于自然科學(xué)和人文科學(xué)的科學(xué)。數(shù)學(xué)的領(lǐng)域越來越寬廣,內(nèi)容越來越豐富多彩。特別是近30年來數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)相結(jié)合,出現(xiàn)了大顯神威的“數(shù)學(xué)技術(shù)”。當(dāng)今為人們贊揚(yáng)的“高新技術(shù)”后面,無(wú)不凝結(jié)著“數(shù)學(xué)高技術(shù)”;越來越多的人認(rèn)識(shí)到,數(shù)學(xué)已融入人們的日常生活和社會(huì)環(huán)境中,滲透到人類文明的每一個(gè)角落。
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與數(shù)學(xué)的發(fā)展有著不解之緣。第一次產(chǎn)業(yè)革命,從18世紀(jì)中葉到19世紀(jì)中葉,是以機(jī)械運(yùn)動(dòng)為主題,這是微積分發(fā)明之后奠定的基礎(chǔ)。第二次產(chǎn)業(yè)革命,開始于19世紀(jì)的60年代。前后分兩個(gè)階段。第一個(gè)階段,依靠電磁理論才有發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)為主體的技術(shù),而作為電磁理論的基石便是數(shù)學(xué);第二個(gè)階段的無(wú)線電通信技術(shù),麥克斯韋首先從數(shù)學(xué)上推出了電磁波的存在,才創(chuàng)立了電磁波學(xué)說。20世紀(jì)30年代開始的第三次產(chǎn)業(yè)革命,是以電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明、應(yīng)用,原子能的利用及空間技術(shù)與生產(chǎn)自動(dòng)化等為主體,這一時(shí)期數(shù)學(xué)有不可磨滅的功績(jī)。愛因斯坦的質(zhì)能公式E=mc2,是數(shù)學(xué)功能最好的見證。所以,法國(guó)數(shù)學(xué)家傅里葉說,“對(duì)自然的深入研究,是數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)最豐富的源泉!
數(shù)學(xué)正以空前的廣度和深度向社會(huì)管理和人類知識(shí)的各個(gè)領(lǐng)域滲透。管理中的決策論、經(jīng)濟(jì)分析中的線性規(guī)劃、公眾事業(yè)中的排隊(duì)論等,無(wú)處不有數(shù)學(xué)的存在。
數(shù)學(xué)的教育功能不容忽視。數(shù)學(xué)教育所培養(yǎng)出來的計(jì)算與推理,是人們從事生產(chǎn)、科學(xué)及文化活動(dòng)所必備的能力。通過學(xué)習(xí)數(shù)學(xué),可以激發(fā)創(chuàng)造精神,訓(xùn)練邏輯思維,增強(qiáng)數(shù)量概念和空間直覺,學(xué)會(huì)準(zhǔn)確清楚運(yùn)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言,解決生活和科研中的實(shí)際問題。所以數(shù)學(xué)教育的實(shí)際意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了數(shù)學(xué)本身。伽利略認(rèn)為,宇宙這本書是用數(shù)學(xué)語(yǔ)言寫的。
數(shù)學(xué)與國(guó)力關(guān)系密切。
第二次世界大戰(zhàn)后,美國(guó)是世界的科學(xué)技術(shù)中心,也是數(shù)學(xué)中心。20世紀(jì)80年代末90年代初,美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)連續(xù)向國(guó)民發(fā)布了幾份報(bào)告,大聲疾呼,要想維持美國(guó)的強(qiáng)國(guó)地位,必須維持?jǐn)?shù)學(xué)的強(qiáng)國(guó)地位,“數(shù)學(xué)文盲不僅是個(gè)人的損失,而且是國(guó)家的債務(wù)”,呼吁國(guó)家從幼兒園到博士的各階段加強(qiáng)數(shù)學(xué)教育,讓公眾更多更好地理解數(shù)學(xué)。
英國(guó)是世界首先完成工業(yè)革命的國(guó)家,19世紀(jì)末,它已成為世界的科學(xué)技術(shù)中心,同時(shí)也是數(shù)學(xué)中心。英國(guó)教育與就業(yè)部長(zhǎng)布倫克特在2000年數(shù)學(xué)教育年時(shí)說:“數(shù)學(xué)教育年,將一掃國(guó)民畏懼?jǐn)?shù)學(xué)的心理,樹立我們能做數(shù)學(xué)的態(tài)度!辈⑼ㄟ^2000年數(shù)學(xué)教育年使數(shù)學(xué)變得有趣,人人能學(xué)。政府還制定了“全國(guó)數(shù)學(xué)戰(zhàn)略”,并說,“數(shù)學(xué)好意味著工作好和更多的收入”,英國(guó)無(wú)時(shí)無(wú)刻不在力圖恢復(fù)牛頓時(shí)期的數(shù)學(xué)大國(guó)地位。
在20世紀(jì)初,德國(guó)剛剛經(jīng)歷了第一次世界大戰(zhàn),經(jīng)濟(jì)相當(dāng)困難,但德國(guó)的數(shù)學(xué)卻超過了英國(guó)。19世紀(jì)德國(guó)有高斯、黎曼、希爾伯特等大數(shù)學(xué)家。在20世紀(jì)初,德國(guó)就成為世界第一流的數(shù)學(xué)強(qiáng)國(guó),哥廷根一直是世界的數(shù)學(xué)中心。數(shù)學(xué)的發(fā)達(dá)助推了量子力學(xué)在德國(guó)產(chǎn)生,并由此得到諾貝爾獎(jiǎng)。
數(shù)學(xué)是精密的思維藝術(shù),并擁有獨(dú)立的文化價(jià)值。
今天更多的人看到了數(shù)學(xué)的強(qiáng)大威力,然而有些人看重的卻是數(shù)學(xué)的功利價(jià)值,把數(shù)學(xué)的文化價(jià)值忽略了。起源于希臘的歐洲理性主義精神的數(shù)學(xué),曾經(jīng)被柏拉圖看做是人類文化的最高理想。數(shù)學(xué)作為一種重要的智力活動(dòng),是應(yīng)當(dāng)傳給后代的、很重要的一份文化遺產(chǎn)。
中國(guó)是數(shù)學(xué)的故鄉(xiāng),在古代,中國(guó)的數(shù)學(xué)曾有過輝煌。劉徽、祖沖之、秦九韶、楊輝、李冶、朱世傑等杰出的古代數(shù)學(xué)家,讓中華民族的后代子孫引以為驕傲。我國(guó)古代思維方式,能從樸素的辯證思想方式,能從整體上、直觀上把握客體對(duì)象。正因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn),曾使我國(guó)古代數(shù)學(xué)、科技領(lǐng)先世界。然而,忽略了向定量方面、形式化方面的發(fā)展,阻礙了公理系統(tǒng)、形式化系統(tǒng)的產(chǎn)生,使得我國(guó)數(shù)學(xué)、科技很長(zhǎng)時(shí)期在經(jīng)驗(yàn)上徘徊,致使近代數(shù)學(xué)、科技落后了。所以,我國(guó)發(fā)明勾股定理比西方早,但世界各國(guó)都知道畢達(dá)哥拉斯定理;我國(guó)有世界上最早最豐富的天象觀測(cè)資料,但天體的運(yùn)行規(guī)律卻被西方人發(fā)現(xiàn);我國(guó)對(duì)哈雷彗星的觀測(cè)記錄最多,但計(jì)算出這顆彗星的質(zhì)量、運(yùn)行速度、軌道和周期的卻是哈雷和牛頓。
數(shù)學(xué)是地球人類的第一種共同語(yǔ)言。打破國(guó)界的當(dāng)然還有音樂、美術(shù)和體育等。不難設(shè)想,今后地球人和外星人的第一個(gè)交流工具便是“數(shù)”和“形”。
面對(duì)如潮的高新技術(shù)的發(fā)展,數(shù)學(xué)技術(shù)的進(jìn)展也一日千里。1992年,聯(lián)合國(guó)教科文組織在里約熱內(nèi)盧宣言中正式宣布2000年為“世界數(shù)學(xué)年”,呼吁加強(qiáng)數(shù)學(xué)與社會(huì)的聯(lián)系,加強(qiáng)公眾對(duì)數(shù)學(xué)的理解。
進(jìn)入21世紀(jì),致力于現(xiàn)代化的中國(guó),舉國(guó)上下提倡素質(zhì)教育、科教興國(guó),數(shù)學(xué)教育得到前所未有的重視。
2001年,國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人把中國(guó)首屆最高科技獎(jiǎng)授予數(shù)學(xué)家吳文俊。2002年,第24屆國(guó)際數(shù)學(xué)家大會(huì)在中國(guó)召開。國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人出席了開幕式,并應(yīng)國(guó)際數(shù)學(xué)聯(lián)盟主席帕力斯的邀請(qǐng),為本屆菲爾茨獎(jiǎng)獲得者頒獎(jiǎng)。
本書采用了擬人法,以數(shù)字0、1與兩個(gè)人對(duì)話,讓數(shù)學(xué)充滿人性,也充滿親情。之所以選擇0和1,是因?yàn)樗鼈兪亲顬橛腥さ膬蓚(gè)數(shù)字。在二進(jìn)位制中的兩個(gè)符號(hào)是0、1,這兩個(gè)數(shù)字支撐起計(jì)算機(jī)和邏輯代數(shù)。再者,0和1是級(jí)數(shù)20,21,22,23,24……開頭的兩個(gè)指數(shù),這個(gè)級(jí)數(shù)是二進(jìn)位制與十進(jìn)位制的公共通道。從這個(gè)級(jí)數(shù)中還可看到中國(guó)古代科學(xué)思想的光芒,“太極生兩儀,兩儀生四象,四象生八卦”不就是與這個(gè)級(jí)數(shù)20,21,22,23,24……相吻合嗎?萊布尼茲認(rèn)為最早的二進(jìn)位制來自于八卦?梢0和1是何等重要。
本書中講述的一些有趣的數(shù)學(xué)故事,使讀者看到數(shù)學(xué)是一個(gè)十分奇妙歡樂的世界,讓我們一起以無(wú)比的好奇和興趣走近數(shù)學(xué),以激情去擁抱數(shù)學(xué),學(xué)好數(shù)學(xué)。
編著者
開頭的話
一、數(shù)典懷祖
二、阿拉伯?dāng)?shù)字脫穎而出
三、十進(jìn)位制為國(guó)際公認(rèn)
四、0和1爭(zhēng)功勞
五、數(shù)的親情無(wú)限
六、多情的數(shù)字詩(shī)
七、滄桑的代數(shù)歲月
八、尋求無(wú)價(jià)之寶
九、幾何就這樣呱呱墜地
十、離經(jīng)叛道使幾何壯大
十一、非歐幾何與宇宙結(jié)構(gòu)
十二、好一個(gè)吝嗇
十三、數(shù)學(xué)裝點(diǎn)文字
十四、用血鋪就歷史
十五、數(shù)學(xué)史上的假冒產(chǎn)品
十六、虛數(shù)不虛
十七、偷雞不到……
十八、向?qū)κ謱W(xué)習(xí)
十九、兒子與老子比大小
二十、矛盾中求和諧
二十一、數(shù)學(xué)與音樂的對(duì)話
二十二、最酷的π
二十三、自然常數(shù)光彩奪目
二十四、叩開科學(xué)殿堂的對(duì)稱與反演
二十五、數(shù)學(xué)是快樂的星期天
二十六、演繹法——一道美味大餐
二十七、高數(shù)學(xué)技術(shù)風(fēng)靡世界
主要參考文獻(xiàn)
“袁丹,你在說什么?我是扁擔(dān)吹火——一竅不通!备俄樢幌?qū)?shù)學(xué)冷漠。
“是的,袁丹是好樣的!”0像找到了知己,便滔滔不絕地講了起來,“希臘不僅有歐氏幾何,還有復(fù)雜的幾何圖形面積、體積的計(jì)算、圓錐曲線、三角形、無(wú)理數(shù)的發(fā)現(xiàn)及不定方程等,這些都被后人尊奉為極寶貴的數(shù)學(xué)文化遺產(chǎn),對(duì)數(shù)學(xué)的發(fā)展影響力很大。”
“希臘這一時(shí)期,就是論證幾何為主的希臘古典數(shù)學(xué),這些數(shù)學(xué)都是在唯理的氣氛中誕生的。”袁丹與0呼應(yīng)。
“還是袁丹朋友說得有根有據(jù)。”1有意抬舉袁丹來貶低0,“不懂?dāng)?shù)學(xué)史的人只有隨聲附和!
“在希臘時(shí)期之后,便是中國(guó)、印度和阿拉伯時(shí)期,就是我;們所說的東方數(shù)學(xué)的興起。”0毫不理會(huì)1的挖苦,“如中國(guó)現(xiàn)存最早的數(shù)學(xué)著作《九章算術(shù)》,首先就引進(jìn)了負(fù)數(shù)及其運(yùn)算法則,同時(shí)還出現(xiàn)了聯(lián)立方程消元法的解法。”
“0老弟,我是中國(guó)人,我都不知道這些。你所說的這些是從哪兒得來的?”付順對(duì)0的發(fā)言有些反感,“再說,你講這些有什么用?”
“對(duì)對(duì)!”1與付順的觀點(diǎn)不謀而合,高聲嚷道,“吃飽了,沒事干!”
“懂嗎?這叫做數(shù)學(xué)文化!痹ず0與1和付順針鋒相對(duì),“從魏晉南北朝到宋元時(shí)代,中國(guó)的數(shù)學(xué)家們又創(chuàng)造了計(jì)算圓周率‘割圓術(shù)’等一系列的重要計(jì)算!
“不僅如此,解一次同余式的‘孫子算法’,求解高次方程數(shù)字解的‘正負(fù)開方術(shù)’,”0如數(shù)家珍般的講述著中國(guó)古代的數(shù)學(xué)成就,“還有被稱為‘招差術(shù)’的高次內(nèi)插算法。”
“還有用文字代表未知量的‘天元術(shù)’等。”袁丹話音里充滿了自豪,“中國(guó)的有些成就到18世紀(jì)要用高等數(shù)學(xué)工具才能加以證明!
“真夠厲害,我的大數(shù)學(xué)家,大歷史學(xué)家!”1又說起風(fēng)涼話來。
“到中世紀(jì)時(shí),公元780—850年,阿拉伯的數(shù)學(xué)家們對(duì)代數(shù)已有很大的成就!0毫不在乎別人的看法,理直氣壯地說道,“中國(guó)所說的代數(shù)學(xué)一詞,你們知道來自什么地方嗎?就是來源于阿拉伯語(yǔ)。就是阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)家花刺子模所著的代數(shù)學(xué)書名的縮寫!
“印度數(shù)學(xué)家在當(dāng)時(shí)功勞也不小!痹づc0一唱一和,并贊賞印度人民的智慧,“約在公元870年,印度完善了十進(jìn)位制數(shù)系,‘0’也在這時(shí)誕生在古老的印度。”
“袁丹朋友有見識(shí)!”0夸獎(jiǎng)袁丹,“十進(jìn)位制的完成以及‘0’的誕生,還有中國(guó)人的功勞哩!”
1在一旁撇撇嘴,對(duì)0做出不屑一顧的樣子。
“東方數(shù)學(xué)的特點(diǎn)是注重算法和計(jì)算,希臘的數(shù)學(xué)特點(diǎn)便是講究命題的演繹證明!蓖诳嗪椭S刺沒有阻止0的發(fā)言。
討論稍停了一下!斑!”1冷笑道,“怎么不講了,數(shù)學(xué)家?”
“我們?yōu)槭裁床恢v?我們要大講特講。”0當(dāng)仁不讓,“數(shù)學(xué)發(fā)展的第三個(gè)時(shí)期,就是歐洲文藝復(fù)興時(shí)期!
“這個(gè)時(shí)期首先要講的就是意大利。由于意大利當(dāng)時(shí)的海上貿(mào)易發(fā)達(dá),地理環(huán)境優(yōu)越,自然就成了東西方科學(xué)的交匯處。”袁丹有意提高了嗓門,他不滿1對(duì)人不謙遜,“意大利的數(shù)學(xué)家們?cè)?2、13世紀(jì)的時(shí)候就翻譯了希臘和阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)著作!