你观察过鹦鹉螺的外壳吗?
注意过松果表面的螺纹吗?
侦探剧中确定嫌疑人位置的三角定位是什么原理?
阿尔法狗的算法与数学有哪些关联?
在史前时代,数学是为了实际应用而出现的。数字被用来计算羊群的数量,几何图形被用来测量田地并绘制道路。自那时以来,很多艺术家、创作者、匠人或者单纯的梦想家和好奇者,在无意中踏入了数学的领地。他们是不自觉的数学家,是人类历史上最早的提问者、最早的研究者、最早的头脑风暴践行者。如果想了解数学到底是什么,我们就必须追随他们的脚步,因为一切正是因为他们而起。
米卡埃尔·洛奈著的《万物皆数(从史前时期到人工智能跨越千年的数学之旅)(精)》将引领我们穿越回史前时代、四大文明古国、欧洲中世纪与文艺复兴时期,也会带领我们漫步于巴黎卢浮宫与发现宫。作者巧妙运用历史学的方法,构建了无数历史或现今的场景,将数学从亭台楼阁之上带入我们的日常生活,将数学之美化为一篇篇优美的文字,娓娓道来。
“大部分人是喜欢数学的,但问题在于很多人并不了解这门学科。”如果你从来没有了解过数学,如果你讨厌数学,何不考虑给这门学科第二次机会呢?跟随作者回顾这门人类历史上最不可思议、最迷人的学科发展至今的曲折历程,认识那些通过意外发现和奇思妙想而创造了历史的人。你一定不会后悔的。
数学是人类的发明,还是独立的存在?
数学家是创造者,还是发现者?
数列基本性质的几何表示,何以构成美妙丰富的曼德博集合?
史前时代的制陶工匠已经发现了让花纹保持不变的全部7种几何变换。
阿拉伯的艺术家们先于定理一步,在阿尔罕布拉宫留下了有且仅有的17种几何密铺
GPS导航仪发出的“向左转、向右转”指令,是使用正弦或余弦计算得出的即时结论。
追寻人类历史上的提问者、研究者,感受日常生活中数学的奇妙与优雅。
翻阅米卡埃尔·洛奈著的《万物皆数(从史前时期到人工智能跨越千年的数学之旅)(精)》回顾人类历史上最不可思议、最迷人的学科——数学——穿越历史时空发展至今的曲折历程。
第一章 不自觉的数学家
回到巴黎,我决定从位于城市中心位置的卢浮宫博物馆开始我们的征程。在卢浮宫搞数学?这看上去可能不太搭调。这座曾经的皇家宫殿、如今的博物馆,看上去是画家、雕塑家、考古学家或者历史学家的领地,总之不会是数学家。然而,我们就是要在这里重新建立一种新的“第一印象”。
来到卢浮宫,我看到了屹立于拿破仑庭院中心巨大的玻璃金字塔,这似乎就是一封来自几何学的请柬。但是今天,我和更古老的上古时代有个约会。我走进博物馆,时间机器正式开启。我从法兰西的国王们面前逐一经过,又掠过文艺复兴时期和中世纪,最后回到了遥远的古希腊时代。一个展厅接着一个展厅,我看见了古罗马时期的雕塑、古希腊花瓶和古埃及的石棺。我还要再回到更久远的过去,于是,我终于进入了史前史时期。后退了这么多个世纪,我必须逐渐忘掉所有的事情。忘掉数字,忘掉几何学,忘掉文字。在最初的最初,没有人知道任何事情,也没有什么东西是需要被知道的。
首先,让我们回到1万年前,驻足于美索不达米亚。
其实仔细想想,我应该还能回到更久远的过去。让我再继续后退,退回150万年前,回到旧石器时代的初期。在这个阶段,原始人类还没有学会用火,所谓的“智人”根本还是天方夜谭。此时的世界由亚洲和非洲的直立人统治,或许还有一些尚未被考古发现的直立人的亲戚。这是石器的时代,“手斧”正流行。
在营地的一个角落里,琢磨匠人们正在工作。其中一人拿起了一块没有被打磨过的燧石,是他几小时之前收集起来的。他坐在地上(可能是盘腿而坐),将这块燧石放在地面上,一只手固定住这块燧石,另一只手握住另一块大质量的石头,用它敲击燧石的边缘,一块碎片应声而落。他看到了碎片,然后转了转手里的燧石,再次敲击另一侧的边缘,使燧石的边缘形成锋利的棱脊。剩下的就是在整个轮廓上重复操作了。在某些部位,燧石太厚或者太大了,所以需要削掉很大一块,来达到匠人最终想要实现的效果。
“手斧”形状的出现,既不是巧合,也不是灵光一闪。它是经过一代又一代古人的思考、琢磨、传承而最后实现的。我们发现了好几种不同类型的手斧,随着所处时期和发现地点的不同而有所区别。有一些是具有凸出尖端的水滴形;另外一些更浑圆的,看上去像是蛋形;还有一些几乎没有圆角,更接近等腰三角形。
然而无论是哪种手斧,都有着一个共同点:对称。到底是因为这种几何构造的实用性,还是仅仅出于某种审美意图,促使我们的老祖宗们坚持使用这种构造呢?今天的我们很难弄清楚这一点。可以肯定的是,这种对称不可能是一个巧合。琢磨匠人应该预先设计好了自己的打磨计划,在完成手斧之前就考虑好了形状。对于要被打磨的燧石,他们在头脑中构建了一个抽象的形象。换句话说,他们在脑海中“搞数学”。(P1-3)
带上你的背包,睁开你的双眼,集中你的精神:
你已经准备好了踏上米卡埃尔·洛奈邀请我们一起体
验的这段美妙旅程。
——《法兰西西部报》
这本书是一场大冒险。这位年轻的数学家清楚地
为我们讲述了‘才华大爆炸’,不仅描述了我们物质
世界的现实,并且能够预测其未来的走向。
——《法国世界报》
“啊,可我这人……我数学一直学得特别不好呢
!”
对此,我都感到有点儿麻木了。这应该是我今天
第十次听到这句话了。
然而,这位女士已经在我的摊位前面驻足了一刻
钟,她挤在其他的路人中间,耐心地听着我介绍几何
学的诸多美妙之处。正是在这个时候,她说出了上面
那句话。
“所以,你平时都从事什么工作呀?”她问我道
。
“我是个数学家。”
“啊,可我这人……我数学一直学得特别不好呢
!”
“是吗?可是,我刚才讲的那些,您似乎很感兴
趣呀!”
“没错……但是,但是你讲的不是真正的数学呀
……你讲的这些我都听得懂。”
好吧,这可真是意想不到的回答啊。所以,数学
的定义难道是一门我们无法理解的学科?
这是8月初的一天,法国拉弗洛特市镇的菲利福
尔林荫大道——自由集市所在的地方。在今天这个小
小的夏季集市上,我右边是个用散沫花绘制文身和编
非洲脏辫的摊位,左边是个卖移动手机配件的摊位,
而对面则是一排卖珠宝首饰和各种小玩意儿的。我的
数学摊位就在它们中间。仲夏夜微风清凉,度假的人
们闲适漫步。我有个恶趣味,就是特别喜欢在一些莫
名其妙的地方“搞数学”。因为人们在这样的地方“
没有一点点防备,也没有一丝顾虑”…… “我一定会告诉我爸妈,我居然在度假的时候搞
数学了!”一位刚从海滩回来,路过我的摊位的中学
生这样对我说.这话也没错,我的确是对观众们耍了点小诈,但
这也是必须付出的代价。这是恶趣味的我最享受的时
刻。我就是超喜欢带着人们若无其事地搞上一刻钟数
学,然后告诉声称自己“数学非常不好”的他们,“
老铁,刚才我们搞的就是数学哟”,并且观察他们的
各种尴尬反应!而且,我的摊位前面总是挤得满满当
当!我会展示折纸、魔术、游戏、谜题……总之,无
论男女老少,总有一款适合您。
可惜,我的自得其乐只是表面上的,在内心深处
,我感到痛心和悲凉。我们怎么会不得不向人们隐瞒
他们正在“搞数学”的事实,才能让他们充分享受到
数学的乐趣呢?为什么人们对“数学”如此谈虎色变
呢?有一件事儿是确定的,如果我在我的摊位前面也
支上一个牌子,上面写着俩大字“数学”,就像我的
邻居们摊位前支着的写有“首饰与项链”“手机”“
文身”之类的牌子似的,那我的摊位一定瞬间门可罗
雀。因为如果那样的话,人们是不会在我的摊位前驻
足的,他们甚至会后退一步,转头看向其他的地方。
然而,好奇心却始终存在着,我每天都能遇见它
。数学的确令人心生畏惧,可是它更令人心驰神往。
我们不喜欢数学,可是我们希望能够喜欢上它。或者
至少,我们希望自己能够朝那片名为“数学”的神秘
迷雾投去冒失的一瞥。人们相信,这片迷雾中隐藏着
无法抵达的神秘大陆。可是这不是真的。即使不是音
乐家也能欣赏音乐,即使不是大厨也能好好地享用一
餐饭。所以,我们为什么非得成为数学家,或者具有
特别出众的“智慧”,才能学一点数学,才能让代数
或者几何的美挑逗我们的心灵呢?其实我们并不需要
知道所有的技术细节,就能够理解那些伟大的想法,
并且感受到它们带来的震撼。
自从上古时期以来,有很多的艺术家、创作者、
发明家、匠人,或者只是单纯的梦想家和好奇者,他
们都在无意中踏入了数学的领地。他们是不自觉的数
学家。他们是人类历史上最早的提问者,最早的研究
者,最早的头脑风暴践行者。如果我们想了解数学到
底是什么,就必须追随他们的脚步,因为一切正是因
为他们而起。
所以,现在是时候开始一场时空旅行了。如果你
愿意,请让我带领你,翻阅这本书,回顾人类历史上
最不可思议、最迷人的学科——数学——穿越历史时
空发展至今的曲折历程。让我们去认识那些通过意外
发现和奇思妙想而创造了历史的人们吧。
让我们一起打开这一卷厚重的数学史话。