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“知”與“趣”是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的兩個(gè)要素

2014-03-19 16:38談祥柏
江蘇教育 2014年3期
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)家數(shù)學(xué)

談祥柏

一、做學(xué)問,純粹是為了興趣和“好玩”

我是江蘇常州人,這是一塊風(fēng)水寶地,唐、宋、元、明、清歷代都有名人出世,大家熟悉的人就有花鳥畫家惲南田、詩人黃仲則、革命家瞿秋白、藝術(shù)大師劉海粟,乃至被許多前輩學(xué)者稱道的清華四大導(dǎo)師之一的趙元任先生(其他三人為梁啟超、王國維、陳寅恪,他們都不是江蘇籍人士)。

趙先生在語言上有出奇的天賦,各種方言一學(xué)就會(huì),在五六歲時(shí),他就已能說南北各地的多種方言了。成年以后,他精通英、德、法、日以及西班牙、希臘、俄羅斯等多國語言。然而,說起來很奇怪,趙先生在美國康奈爾大學(xué)修習(xí)的專業(yè)卻是數(shù)學(xué)。事實(shí)表明,他對(duì)語言、音樂等的研究與數(shù)學(xué)并不發(fā)生矛盾和沖突,反而起著相輔相成的作用。

對(duì)于趙元任的才學(xué),胡適非常服膺與欽佩,稱贊他“生性滑稽”,做學(xué)問時(shí)非常重視興趣,譬如談到中國語言的“五聲”(陰平、陽平、上聲、去聲、入聲)問題時(shí),趙先生只用了一句妙不可言的解說:“葷油炒菜吃。”一下子就把“五聲”統(tǒng)統(tǒng)抓住了,令人頓開茅塞。

與好朋友胡適相比,趙先生的人生態(tài)度更為超脫與瀟灑,而這種氣質(zhì)也來自他對(duì)于數(shù)與形本質(zhì)的領(lǐng)會(huì)與頓悟。趙先生做學(xué)問,純粹是為了興趣和“好玩”。所以他寫字都是那樣的氣定神閑,像他做學(xué)問一樣,讓你感覺是在完全放松狀態(tài)下的“玩”。他是那樣的游刃有余,以致顏、柳、歐陽、禇、蘇、黃、米、蔡等唐宋書法名家都不在話下了。

他有一句名言,后人覺得非常有趣。他說,對(duì)于學(xué)術(shù),要懷著一種“女人對(duì)男人的愛”;而對(duì)于藝術(shù),就得具有“男人對(duì)女人的愛”。前者指的是要保持恒心,而后者則是要具有激情。

二、殺雞用牛刀,針灸能治病

兩件事物,表面上毫無瓜葛,風(fēng)馬牛不相及,數(shù)學(xué)卻能揭示出它們之間的深刻聯(lián)系,這是數(shù)學(xué)所具有的一種“特異功能”,也是它的魅力所在。這方面的實(shí)例不少,現(xiàn)在我們挑一個(gè)最淺近的例子來講講。

《周髀算經(jīng)》里明文寫著“勾三股四弦五”(“32+42=52”,但究竟是商高還是陳子首先發(fā)現(xiàn)的,則存在著不少爭議),據(jù)說畢達(dá)哥拉斯發(fā)現(xiàn)了勾股弦定理以后欣喜若狂,竟然宰殺了一百頭牛來感謝上帝的恩賜,這就是幾乎所有數(shù)學(xué)史著作里都有記載的“百牛大祭”。

勾股定理的重要性當(dāng)然是不言而喻的,早在王云五先生編《萬有文庫》時(shí)就出版過一本書,收羅了該定理的各種證法,為數(shù)竟達(dá)幾百種之多。

恐怕你做夢也不會(huì)想到“通分”竟然能“通出”勾、股、弦數(shù)來的吧。

隨便挑出兩個(gè)分母為連續(xù)奇數(shù)的單位分?jǐn)?shù)來相加,例如“■+■=■=■”,請(qǐng)注意:122=144,352=1225,

144+1225=1369=372。我們于是輕而易舉地找出了一組勾、股、弦數(shù):勾=12,股=35,弦=37。前兩個(gè)是分子、分母上明擺著的,后一個(gè)卻躲在幕后。

不妨再換別的分?jǐn)?shù)去試試,結(jié)果照樣滿意。此時(shí)我們將注意到:直角三角形的斜邊(弦)之長總是比一條直角邊(股)之長正好大2,也就是:弦-股=2。

好像是一個(gè)屢試不爽的現(xiàn)象,永遠(yuǎn)如此。

再來看一下兩個(gè)單位分?jǐn)?shù)的分母是連續(xù)偶數(shù)的情況,譬如說“■+■=■=■”,其時(shí)有:72=49,242=576,49+576=625=252。相應(yīng)的勾、股、弦數(shù)中,弦長與股長之差數(shù)變成1了。倘若換成別的數(shù)目,情況依然如此。

說到這里,人們自然要急不可耐地發(fā)問:當(dāng)兩個(gè)單位分?jǐn)?shù)的分母是一奇一偶的兩個(gè)連續(xù)數(shù)(例如5與6或10與11等),情況又會(huì)怎樣呢?

有趣的是:在這種情況下,戲法就不靈了,結(jié)果將是:通分之后,分母上的數(shù)無論是加1還是加2,都得不出勾、股、弦數(shù)。

戲法不靈,未免令人遺憾,那么,究竟有沒有辦法補(bǔ)救呢?

令人驚訝的是:辦法還是有的!在通分并化成最簡分?jǐn)?shù)之后,將分母乘2,只要經(jīng)過這樣的簡單變換,新的勾、股、弦數(shù)就會(huì)立即出現(xiàn)在你眼前了。

讓我們還是通過例子來說明:■+■=■=■,不難看出■已經(jīng)是最簡分?jǐn)?shù)了。讓我來略施小計(jì),把“56×2=112”算出來,現(xiàn)在我敢拍胸?fù)?dān)保:15、112、113必然是一組勾、股、弦數(shù)了。

如果不相信,請(qǐng)瞧:152=225,1122=12544,225+12544

=12769=1132。

真是毫厘不差,現(xiàn)在,你該相信自己的眼睛了吧!

必須說明:以上三種情況都是可以作出證明的,真是“山重水盡疑無路,柳暗花明又一村”??!

“通分”是小學(xué)里講的內(nèi)容,但勾股弦定理則是初中要講的內(nèi)容,如果在講分?jǐn)?shù)加法時(shí)就去講它,未免有點(diǎn)“拔苗助長”的味道,當(dāng)然不適宜。

可是問題來了:當(dāng)孩子們在初中正兒八經(jīng)地學(xué)習(xí)勾股弦定理時(shí),有哪一本教材會(huì)重新“返工”,回過頭去講“通分”呢?以致上述這些神奇的聯(lián)系長期湮沒不彰,被打入了“冷宮”,無人理睬。說一句不好聽的話:中外各國編寫教材的人,興許自己都不知道呢。

不過話得說回來,上海的盧灣區(qū)(現(xiàn)已并入黃浦區(qū))、徐匯區(qū)以及從前的嵩山區(qū)、常熟區(qū)(路名仍然還有,但是區(qū)的建制早已撤銷),從前都屬于法租界。那里有許多好房子,例如豐子愷先生所住的長樂村等。新樂路是一條小馬路,路口有一座教堂(至今仍在!),當(dāng)年有許多法國傳教士,由于該處附近住著一位重要親戚,我在讀初中時(shí)經(jīng)常進(jìn)去玩耍,與教士們混得很熟,他們也就眼開眼閉放任我在教堂里隨意溜達(dá)?!鋵?shí)我根本不信天主教或基督教。

使我驚訝的是:有一天我竟然在圣母瑪利亞的祭壇上發(fā)現(xiàn)了一冊一個(gè)法國孩子遺忘在那里的初中數(shù)學(xué)課本,其中提示著這些內(nèi)容,盡管它比我在上文所介紹的內(nèi)容簡略得多,但人家并沒有忽略這些能體現(xiàn)數(shù)學(xué)誘人魅力的精彩內(nèi)容。

事情雖小,卻在我幼小的心扉中牢固地樹立起了“知”與“趣”的矛盾統(tǒng)一、互補(bǔ)與相輔相成的信念,并從此始終貫徹,堅(jiān)持到老。

三、借鑒法國,冷靜對(duì)照

當(dāng)年我就讀的大同大學(xué),是國內(nèi)最早設(shè)立數(shù)學(xué)系的高校之一。設(shè)有兩所附屬中學(xué),一所在黃浦區(qū)南車站路,另一所在靜安區(qū)新閘路。校長胡敦復(fù)先生是江蘇無錫人,有名的“無錫三胡”中的長兄,曾任中國數(shù)學(xué)會(huì)董事會(huì)主席,該校20世紀(jì)50年代在全國大學(xué)院系調(diào)整中被撤銷。新中國成立前,胡校長為了爭取優(yōu)質(zhì)學(xué)生就讀本校,曾給成績拔尖、品學(xué)兼優(yōu)的高中學(xué)生發(fā)放大學(xué)校徽。它制作得非常精良,上面還寫著法文。由于天天都佩戴在胸前,我萌生了學(xué)習(xí)法文的決心。

凡是學(xué)過法語的人,恐怕都對(duì)法語中數(shù)字表達(dá)的繁瑣留下了深刻印象。例如,70要說成“60和10”,80得說成“4個(gè)20”,99那就是“4個(gè)20與10和9”,比起英語的簡潔,簡直不可同日而語。在日常生活中,普通的法國人遇到數(shù)字時(shí)也十分頭痛,常常算錯(cuò)賬。尤其在做比較復(fù)雜的乘法和除法時(shí),十有九錯(cuò),這一切都讓背熟了“九九表乘法口訣”的中國人感到不可思議。

然而法國卻是一個(gè)盛產(chǎn)數(shù)學(xué)家的大國。從解析幾何開始,在長長的數(shù)學(xué)家人名錄中,法國人幾乎占了三分之一。在名著《數(shù)學(xué)精英》(作者貝爾寫于1937年,他曾任美國數(shù)學(xué)協(xié)會(huì)主席)中,就列舉了笛卡爾、費(fèi)馬、帕斯卡、拉格朗日、傅里葉、拉普拉斯、柯西、伽羅瓦、龐加萊等全世界公認(rèn)的大師級(jí)人物。就連皇帝拿破侖一世也是一位很出色的幾何學(xué)家。從17世紀(jì)到第二次世界大戰(zhàn),很長一段時(shí)間里,法國學(xué)者們經(jīng)常摘得數(shù)學(xué)王國的桂冠。從1936年到2010年,法國人獲得“菲爾茨獎(jiǎng)”(號(hào)稱數(shù)學(xué)界的諾貝爾獎(jiǎng)——全世界共53人獲此殊榮,我國僅有丘成桐先生一人獲獎(jiǎng))的就有11人,占五分之一還多。

這些突出的業(yè)績不能不使人刮目相看,甚至連出過大數(shù)學(xué)家高斯與黎曼的德國人也自愧不如。有位德國學(xué)者在巴黎問當(dāng)?shù)厝耍骸盀槭裁促F國能出那么多大數(shù)學(xué)家?”巴黎人回答:“我國最優(yōu)秀的人學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)?!薄盀槭裁促F國的數(shù)學(xué)一直享譽(yù)世界?”被詢問者回答:“數(shù)學(xué)是我們傳統(tǒng)文化中最出色的部分。”

笛卡爾有著數(shù)以萬計(jì)的“粉絲”。他做了一個(gè)怪異的夢,夢境非常奇特,醒來后繼續(xù)努力,終于締造了解析幾何。單槍匹馬,竟然創(chuàng)造了一門數(shù)學(xué)分支,這多么了不起,難怪人們欣喜若狂,要把他奉若神明了。笛卡爾是個(gè)充滿激情的人?!稊?shù)學(xué)精英》這本權(quán)威著作里為他設(shè)立了專章,名叫“紳士、戰(zhàn)士和數(shù)學(xué)家”。

說到這里,自然就會(huì)想到法國歷史上擁有的一大批文學(xué)家和小說家:司湯達(dá)、巴爾扎克、雨果、左拉、莫泊桑、大仲馬、小仲馬、加繆與儒勒·凡爾納。這些都是中國讀者們耳熟能詳?shù)拿帧1砻婵磥?,語文、數(shù)學(xué)似乎是南轅北轍、互相不搭界的學(xué)科。然而,實(shí)質(zhì)上他們都是用來記錄、處理與加工信息的,存在著許多共性,在本質(zhì)上是一脈相通的。

法國數(shù)學(xué)家多數(shù)具有很高的文學(xué)素養(yǎng)。就拿中國讀者很熟悉的帕斯卡來說,他有兩部文學(xué)杰作《思想錄》和《致外省人書》,充分表現(xiàn)了他的才華。

中國歷史上產(chǎn)生過的文學(xué)家、小說家、詩人不勝枚舉:司馬遷、韓愈、柳宗元、歐陽修、蘇軾、李白、杜甫、王維、曹雪芹、吳承恩、羅貫中……乃至近代的巴金、老舍,其數(shù)量與質(zhì)量足以凌駕于法國之上,然而我仍不得不承認(rèn),按照比例來計(jì)算,數(shù)學(xué)家實(shí)在是太少了,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如人家。

應(yīng)該找一找原因了。有人一針見血地指出:按照現(xiàn)有的辦法只能培養(yǎng)出解題機(jī)器,至于數(shù)學(xué)家呢,那是根本培養(yǎng)不出來的。一言以蔽之:無異于緣木求魚,抱著柴草去救火。

實(shí)現(xiàn)中國夢,需要人才!我們迫切需要中國自己的牛頓和愛因斯坦。于是忽然想起了梁啟超先生的話來:紅日初升,其道大光;河出伏流,一瀉汪洋;潛龍騰淵,鱗爪飛揚(yáng);乳虎嘯谷,百獸震惶;鷹隼試翼,風(fēng)塵翕張;奇花初胎,矞矞皇皇;干將發(fā)硎,有作其芒;天戴其蒼,地履其黃;縱有千古,橫有八荒,前途似海,來日方長。美哉我少年中國,與天不老!壯哉我中國少年,與國無疆?。ā渡倌曛袊f》)

這是那個(gè)積貧積弱的時(shí)代,我們所能看到的最壯美的“中國夢”!仁人志士們的一腔熱血,后人自然應(yīng)該永遠(yuǎn)銘記不忘。

四、一張奇妙的足球比賽海報(bào)

我國數(shù)學(xué)界也出了個(gè)“莫言”,他就是菲爾茨獎(jiǎng)獲得者丘成桐先生。能容納八百余人的上海圖書館報(bào)告廳內(nèi)座無虛席,大家鴉雀無聲地在聆聽。丘先生說:“好的數(shù)學(xué)應(yīng)當(dāng)能接觸到自然與人生的各種現(xiàn)象?!敝荚昭院?!

2013年11月9日,恒大在廣州天河榮獲亞冠的冠軍,整個(gè)中國足球界仿佛被注入了一針強(qiáng)心劑。

這是一張非常特殊的足球海報(bào)(如上圖),令人大開眼界!人們看到,這份海報(bào)用兩道高數(shù)公式隱喻決賽比分,也足以看出他們的高明,解題結(jié)果是3∶0。恒大這邊的,令人耳目一新,有著無窮多個(gè)根號(hào)的公式稱為拉馬努金恒等式,結(jié)果為3。而韓國首爾足球隊(duì)那邊的歐拉公式的計(jì)算結(jié)果是0(海報(bào)知識(shí)吊足胃口,要大家來猜,實(shí)際比賽結(jié)果是1∶1,雙方打成了平局,但根據(jù)積分,恒大還是獲得了冠軍)。

歐拉公式對(duì)中國學(xué)生來說,并不生疏,程度好一點(diǎn)的中學(xué)生都知道“eix=cosx+isinx”,可是拉馬努金(根據(jù)《辭海》,這位數(shù)學(xué)家的標(biāo)準(zhǔn)譯名應(yīng)該是拉馬努楊(1887~1920),但在我國,此人的譯名從未統(tǒng)一過,所以,海報(bào)上的提法也不能算錯(cuò))恒等式卻是“十問九不知”,不要說高等數(shù)學(xué)課本了,連號(hào)稱權(quán)威的《辭?!范紱]有把它收進(jìn)去。拉馬努金被認(rèn)為是20世紀(jì)最了不起的天才數(shù)學(xué)家之一,出身貧寒,自學(xué)成才,1918年,他當(dāng)選為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員,生活依然非常清苦,1920年病逝于印度。他是印度的“國寶”,曾專門為他發(fā)行過紀(jì)念郵票。研究領(lǐng)域包括數(shù)論、連分?jǐn)?shù)、超幾何級(jí)數(shù)等,他是一個(gè)非凡的天才人物,研究全憑直覺,幾乎沒有證明,但結(jié)論卻是正確的。他專門喜歡同無窮級(jí)數(shù)、無窮乘積……打交道,得出的結(jié)果非常美妙,具有一種震撼人心的魅力!

五、知與趣是一對(duì)矛盾的統(tǒng)一

為了反駁網(wǎng)絡(luò)上一度很流行的“數(shù)學(xué)無用論”,“數(shù)學(xué)滾出高考論”,有位老教師無不感慨地說:“今后我們教數(shù)學(xué),要少一點(diǎn)‘奧味,多一點(diǎn)‘趣味?!?/p>

亞里士多德說:“美是比任何語言都有力的推薦信。”

梁啟超有一句名言:“凡人必須常常生活于趣味之中,生活才有價(jià)值?!?/p>

冰心先生則認(rèn)為:“一個(gè)人應(yīng)當(dāng)像一朵花,不論男人或女人?;ㄓ猩?、香、味,人有才、情、趣,三者缺一,便不能做人家的一個(gè)好朋友。”

知與趣的關(guān)系很辯證,猶似人的左膀右臂,都不能少。

知乃根本,趣為枝葉;

知是源頭,趣是活水;

知是長期有效的處方,趣為強(qiáng)心針、興奮劑;

知乃“工資”,趣是“獎(jiǎng)金”;

知是家常菜、飯,天天要吃;趣則為偶爾一嘗的山珍海味,有的人一生沒有吃過異味,他未免是白活了,投錯(cuò)了胎,到人間白跑了一趟。

數(shù)學(xué)是上帝用來書寫宇宙的語言,其中蘊(yùn)藏著無窮無盡的學(xué)問,也有著無窮無盡的趣味。

兩者都是要素,缺一不可?!?/p>

(作者系著名數(shù)學(xué)科普作家)

三、借鑒法國,冷靜對(duì)照

當(dāng)年我就讀的大同大學(xué),是國內(nèi)最早設(shè)立數(shù)學(xué)系的高校之一。設(shè)有兩所附屬中學(xué),一所在黃浦區(qū)南車站路,另一所在靜安區(qū)新閘路。校長胡敦復(fù)先生是江蘇無錫人,有名的“無錫三胡”中的長兄,曾任中國數(shù)學(xué)會(huì)董事會(huì)主席,該校20世紀(jì)50年代在全國大學(xué)院系調(diào)整中被撤銷。新中國成立前,胡校長為了爭取優(yōu)質(zhì)學(xué)生就讀本校,曾給成績拔尖、品學(xué)兼優(yōu)的高中學(xué)生發(fā)放大學(xué)?;?。它制作得非常精良,上面還寫著法文。由于天天都佩戴在胸前,我萌生了學(xué)習(xí)法文的決心。

凡是學(xué)過法語的人,恐怕都對(duì)法語中數(shù)字表達(dá)的繁瑣留下了深刻印象。例如,70要說成“60和10”,80得說成“4個(gè)20”,99那就是“4個(gè)20與10和9”,比起英語的簡潔,簡直不可同日而語。在日常生活中,普通的法國人遇到數(shù)字時(shí)也十分頭痛,常常算錯(cuò)賬。尤其在做比較復(fù)雜的乘法和除法時(shí),十有九錯(cuò),這一切都讓背熟了“九九表乘法口訣”的中國人感到不可思議。

然而法國卻是一個(gè)盛產(chǎn)數(shù)學(xué)家的大國。從解析幾何開始,在長長的數(shù)學(xué)家人名錄中,法國人幾乎占了三分之一。在名著《數(shù)學(xué)精英》(作者貝爾寫于1937年,他曾任美國數(shù)學(xué)協(xié)會(huì)主席)中,就列舉了笛卡爾、費(fèi)馬、帕斯卡、拉格朗日、傅里葉、拉普拉斯、柯西、伽羅瓦、龐加萊等全世界公認(rèn)的大師級(jí)人物。就連皇帝拿破侖一世也是一位很出色的幾何學(xué)家。從17世紀(jì)到第二次世界大戰(zhàn),很長一段時(shí)間里,法國學(xué)者們經(jīng)常摘得數(shù)學(xué)王國的桂冠。從1936年到2010年,法國人獲得“菲爾茨獎(jiǎng)”(號(hào)稱數(shù)學(xué)界的諾貝爾獎(jiǎng)——全世界共53人獲此殊榮,我國僅有丘成桐先生一人獲獎(jiǎng))的就有11人,占五分之一還多。

這些突出的業(yè)績不能不使人刮目相看,甚至連出過大數(shù)學(xué)家高斯與黎曼的德國人也自愧不如。有位德國學(xué)者在巴黎問當(dāng)?shù)厝耍骸盀槭裁促F國能出那么多大數(shù)學(xué)家?”巴黎人回答:“我國最優(yōu)秀的人學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)?!薄盀槭裁促F國的數(shù)學(xué)一直享譽(yù)世界?”被詢問者回答:“數(shù)學(xué)是我們傳統(tǒng)文化中最出色的部分?!?/p>

笛卡爾有著數(shù)以萬計(jì)的“粉絲”。他做了一個(gè)怪異的夢,夢境非常奇特,醒來后繼續(xù)努力,終于締造了解析幾何。單槍匹馬,竟然創(chuàng)造了一門數(shù)學(xué)分支,這多么了不起,難怪人們欣喜若狂,要把他奉若神明了。笛卡爾是個(gè)充滿激情的人。《數(shù)學(xué)精英》這本權(quán)威著作里為他設(shè)立了專章,名叫“紳士、戰(zhàn)士和數(shù)學(xué)家”。

說到這里,自然就會(huì)想到法國歷史上擁有的一大批文學(xué)家和小說家:司湯達(dá)、巴爾扎克、雨果、左拉、莫泊桑、大仲馬、小仲馬、加繆與儒勒·凡爾納。這些都是中國讀者們耳熟能詳?shù)拿?。表面看來,語文、數(shù)學(xué)似乎是南轅北轍、互相不搭界的學(xué)科。然而,實(shí)質(zhì)上他們都是用來記錄、處理與加工信息的,存在著許多共性,在本質(zhì)上是一脈相通的。

法國數(shù)學(xué)家多數(shù)具有很高的文學(xué)素養(yǎng)。就拿中國讀者很熟悉的帕斯卡來說,他有兩部文學(xué)杰作《思想錄》和《致外省人書》,充分表現(xiàn)了他的才華。

中國歷史上產(chǎn)生過的文學(xué)家、小說家、詩人不勝枚舉:司馬遷、韓愈、柳宗元、歐陽修、蘇軾、李白、杜甫、王維、曹雪芹、吳承恩、羅貫中……乃至近代的巴金、老舍,其數(shù)量與質(zhì)量足以凌駕于法國之上,然而我仍不得不承認(rèn),按照比例來計(jì)算,數(shù)學(xué)家實(shí)在是太少了,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如人家。

應(yīng)該找一找原因了。有人一針見血地指出:按照現(xiàn)有的辦法只能培養(yǎng)出解題機(jī)器,至于數(shù)學(xué)家呢,那是根本培養(yǎng)不出來的。一言以蔽之:無異于緣木求魚,抱著柴草去救火。

實(shí)現(xiàn)中國夢,需要人才!我們迫切需要中國自己的牛頓和愛因斯坦。于是忽然想起了梁啟超先生的話來:紅日初升,其道大光;河出伏流,一瀉汪洋;潛龍騰淵,鱗爪飛揚(yáng);乳虎嘯谷,百獸震惶;鷹隼試翼,風(fēng)塵翕張;奇花初胎,矞矞皇皇;干將發(fā)硎,有作其芒;天戴其蒼,地履其黃;縱有千古,橫有八荒,前途似海,來日方長。美哉我少年中國,與天不老!壯哉我中國少年,與國無疆?。ā渡倌曛袊f》)

這是那個(gè)積貧積弱的時(shí)代,我們所能看到的最壯美的“中國夢”!仁人志士們的一腔熱血,后人自然應(yīng)該永遠(yuǎn)銘記不忘。

四、一張奇妙的足球比賽海報(bào)

我國數(shù)學(xué)界也出了個(gè)“莫言”,他就是菲爾茨獎(jiǎng)獲得者丘成桐先生。能容納八百余人的上海圖書館報(bào)告廳內(nèi)座無虛席,大家鴉雀無聲地在聆聽。丘先生說:“好的數(shù)學(xué)應(yīng)當(dāng)能接觸到自然與人生的各種現(xiàn)象?!敝荚昭院?!

2013年11月9日,恒大在廣州天河榮獲亞冠的冠軍,整個(gè)中國足球界仿佛被注入了一針強(qiáng)心劑。

這是一張非常特殊的足球海報(bào)(如上圖),令人大開眼界!人們看到,這份海報(bào)用兩道高數(shù)公式隱喻決賽比分,也足以看出他們的高明,解題結(jié)果是3∶0。恒大這邊的,令人耳目一新,有著無窮多個(gè)根號(hào)的公式稱為拉馬努金恒等式,結(jié)果為3。而韓國首爾足球隊(duì)那邊的歐拉公式的計(jì)算結(jié)果是0(海報(bào)知識(shí)吊足胃口,要大家來猜,實(shí)際比賽結(jié)果是1∶1,雙方打成了平局,但根據(jù)積分,恒大還是獲得了冠軍)。

歐拉公式對(duì)中國學(xué)生來說,并不生疏,程度好一點(diǎn)的中學(xué)生都知道“eix=cosx+isinx”,可是拉馬努金(根據(jù)《辭海》,這位數(shù)學(xué)家的標(biāo)準(zhǔn)譯名應(yīng)該是拉馬努楊(1887~1920),但在我國,此人的譯名從未統(tǒng)一過,所以,海報(bào)上的提法也不能算錯(cuò))恒等式卻是“十問九不知”,不要說高等數(shù)學(xué)課本了,連號(hào)稱權(quán)威的《辭?!范紱]有把它收進(jìn)去。拉馬努金被認(rèn)為是20世紀(jì)最了不起的天才數(shù)學(xué)家之一,出身貧寒,自學(xué)成才,1918年,他當(dāng)選為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員,生活依然非常清苦,1920年病逝于印度。他是印度的“國寶”,曾專門為他發(fā)行過紀(jì)念郵票。研究領(lǐng)域包括數(shù)論、連分?jǐn)?shù)、超幾何級(jí)數(shù)等,他是一個(gè)非凡的天才人物,研究全憑直覺,幾乎沒有證明,但結(jié)論卻是正確的。他專門喜歡同無窮級(jí)數(shù)、無窮乘積……打交道,得出的結(jié)果非常美妙,具有一種震撼人心的魅力!

五、知與趣是一對(duì)矛盾的統(tǒng)一

為了反駁網(wǎng)絡(luò)上一度很流行的“數(shù)學(xué)無用論”,“數(shù)學(xué)滾出高考論”,有位老教師無不感慨地說:“今后我們教數(shù)學(xué),要少一點(diǎn)‘奧味,多一點(diǎn)‘趣味?!?/p>

亞里士多德說:“美是比任何語言都有力的推薦信?!?/p>

梁啟超有一句名言:“凡人必須常常生活于趣味之中,生活才有價(jià)值?!?/p>

冰心先生則認(rèn)為:“一個(gè)人應(yīng)當(dāng)像一朵花,不論男人或女人?;ㄓ猩?、香、味,人有才、情、趣,三者缺一,便不能做人家的一個(gè)好朋友?!?/p>

知與趣的關(guān)系很辯證,猶似人的左膀右臂,都不能少。

知乃根本,趣為枝葉;

知是源頭,趣是活水;

知是長期有效的處方,趣為強(qiáng)心針、興奮劑;

知乃“工資”,趣是“獎(jiǎng)金”;

知是家常菜、飯,天天要吃;趣則為偶爾一嘗的山珍海味,有的人一生沒有吃過異味,他未免是白活了,投錯(cuò)了胎,到人間白跑了一趟。

數(shù)學(xué)是上帝用來書寫宇宙的語言,其中蘊(yùn)藏著無窮無盡的學(xué)問,也有著無窮無盡的趣味。

兩者都是要素,缺一不可?!?/p>

(作者系著名數(shù)學(xué)科普作家)

三、借鑒法國,冷靜對(duì)照

當(dāng)年我就讀的大同大學(xué),是國內(nèi)最早設(shè)立數(shù)學(xué)系的高校之一。設(shè)有兩所附屬中學(xué),一所在黃浦區(qū)南車站路,另一所在靜安區(qū)新閘路。校長胡敦復(fù)先生是江蘇無錫人,有名的“無錫三胡”中的長兄,曾任中國數(shù)學(xué)會(huì)董事會(huì)主席,該校20世紀(jì)50年代在全國大學(xué)院系調(diào)整中被撤銷。新中國成立前,胡校長為了爭取優(yōu)質(zhì)學(xué)生就讀本校,曾給成績拔尖、品學(xué)兼優(yōu)的高中學(xué)生發(fā)放大學(xué)校徽。它制作得非常精良,上面還寫著法文。由于天天都佩戴在胸前,我萌生了學(xué)習(xí)法文的決心。

凡是學(xué)過法語的人,恐怕都對(duì)法語中數(shù)字表達(dá)的繁瑣留下了深刻印象。例如,70要說成“60和10”,80得說成“4個(gè)20”,99那就是“4個(gè)20與10和9”,比起英語的簡潔,簡直不可同日而語。在日常生活中,普通的法國人遇到數(shù)字時(shí)也十分頭痛,常常算錯(cuò)賬。尤其在做比較復(fù)雜的乘法和除法時(shí),十有九錯(cuò),這一切都讓背熟了“九九表乘法口訣”的中國人感到不可思議。

然而法國卻是一個(gè)盛產(chǎn)數(shù)學(xué)家的大國。從解析幾何開始,在長長的數(shù)學(xué)家人名錄中,法國人幾乎占了三分之一。在名著《數(shù)學(xué)精英》(作者貝爾寫于1937年,他曾任美國數(shù)學(xué)協(xié)會(huì)主席)中,就列舉了笛卡爾、費(fèi)馬、帕斯卡、拉格朗日、傅里葉、拉普拉斯、柯西、伽羅瓦、龐加萊等全世界公認(rèn)的大師級(jí)人物。就連皇帝拿破侖一世也是一位很出色的幾何學(xué)家。從17世紀(jì)到第二次世界大戰(zhàn),很長一段時(shí)間里,法國學(xué)者們經(jīng)常摘得數(shù)學(xué)王國的桂冠。從1936年到2010年,法國人獲得“菲爾茨獎(jiǎng)”(號(hào)稱數(shù)學(xué)界的諾貝爾獎(jiǎng)——全世界共53人獲此殊榮,我國僅有丘成桐先生一人獲獎(jiǎng))的就有11人,占五分之一還多。

這些突出的業(yè)績不能不使人刮目相看,甚至連出過大數(shù)學(xué)家高斯與黎曼的德國人也自愧不如。有位德國學(xué)者在巴黎問當(dāng)?shù)厝耍骸盀槭裁促F國能出那么多大數(shù)學(xué)家?”巴黎人回答:“我國最優(yōu)秀的人學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)?!薄盀槭裁促F國的數(shù)學(xué)一直享譽(yù)世界?”被詢問者回答:“數(shù)學(xué)是我們傳統(tǒng)文化中最出色的部分?!?/p>

笛卡爾有著數(shù)以萬計(jì)的“粉絲”。他做了一個(gè)怪異的夢,夢境非常奇特,醒來后繼續(xù)努力,終于締造了解析幾何。單槍匹馬,竟然創(chuàng)造了一門數(shù)學(xué)分支,這多么了不起,難怪人們欣喜若狂,要把他奉若神明了。笛卡爾是個(gè)充滿激情的人?!稊?shù)學(xué)精英》這本權(quán)威著作里為他設(shè)立了專章,名叫“紳士、戰(zhàn)士和數(shù)學(xué)家”。

說到這里,自然就會(huì)想到法國歷史上擁有的一大批文學(xué)家和小說家:司湯達(dá)、巴爾扎克、雨果、左拉、莫泊桑、大仲馬、小仲馬、加繆與儒勒·凡爾納。這些都是中國讀者們耳熟能詳?shù)拿?。表面看來,語文、數(shù)學(xué)似乎是南轅北轍、互相不搭界的學(xué)科。然而,實(shí)質(zhì)上他們都是用來記錄、處理與加工信息的,存在著許多共性,在本質(zhì)上是一脈相通的。

法國數(shù)學(xué)家多數(shù)具有很高的文學(xué)素養(yǎng)。就拿中國讀者很熟悉的帕斯卡來說,他有兩部文學(xué)杰作《思想錄》和《致外省人書》,充分表現(xiàn)了他的才華。

中國歷史上產(chǎn)生過的文學(xué)家、小說家、詩人不勝枚舉:司馬遷、韓愈、柳宗元、歐陽修、蘇軾、李白、杜甫、王維、曹雪芹、吳承恩、羅貫中……乃至近代的巴金、老舍,其數(shù)量與質(zhì)量足以凌駕于法國之上,然而我仍不得不承認(rèn),按照比例來計(jì)算,數(shù)學(xué)家實(shí)在是太少了,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如人家。

應(yīng)該找一找原因了。有人一針見血地指出:按照現(xiàn)有的辦法只能培養(yǎng)出解題機(jī)器,至于數(shù)學(xué)家呢,那是根本培養(yǎng)不出來的。一言以蔽之:無異于緣木求魚,抱著柴草去救火。

實(shí)現(xiàn)中國夢,需要人才!我們迫切需要中國自己的牛頓和愛因斯坦。于是忽然想起了梁啟超先生的話來:紅日初升,其道大光;河出伏流,一瀉汪洋;潛龍騰淵,鱗爪飛揚(yáng);乳虎嘯谷,百獸震惶;鷹隼試翼,風(fēng)塵翕張;奇花初胎,矞矞皇皇;干將發(fā)硎,有作其芒;天戴其蒼,地履其黃;縱有千古,橫有八荒,前途似海,來日方長。美哉我少年中國,與天不老!壯哉我中國少年,與國無疆?。ā渡倌曛袊f》)

這是那個(gè)積貧積弱的時(shí)代,我們所能看到的最壯美的“中國夢”!仁人志士們的一腔熱血,后人自然應(yīng)該永遠(yuǎn)銘記不忘。

四、一張奇妙的足球比賽海報(bào)

我國數(shù)學(xué)界也出了個(gè)“莫言”,他就是菲爾茨獎(jiǎng)獲得者丘成桐先生。能容納八百余人的上海圖書館報(bào)告廳內(nèi)座無虛席,大家鴉雀無聲地在聆聽。丘先生說:“好的數(shù)學(xué)應(yīng)當(dāng)能接觸到自然與人生的各種現(xiàn)象?!敝荚昭院?!

2013年11月9日,恒大在廣州天河榮獲亞冠的冠軍,整個(gè)中國足球界仿佛被注入了一針強(qiáng)心劑。

這是一張非常特殊的足球海報(bào)(如上圖),令人大開眼界!人們看到,這份海報(bào)用兩道高數(shù)公式隱喻決賽比分,也足以看出他們的高明,解題結(jié)果是3∶0。恒大這邊的,令人耳目一新,有著無窮多個(gè)根號(hào)的公式稱為拉馬努金恒等式,結(jié)果為3。而韓國首爾足球隊(duì)那邊的歐拉公式的計(jì)算結(jié)果是0(海報(bào)知識(shí)吊足胃口,要大家來猜,實(shí)際比賽結(jié)果是1∶1,雙方打成了平局,但根據(jù)積分,恒大還是獲得了冠軍)。

歐拉公式對(duì)中國學(xué)生來說,并不生疏,程度好一點(diǎn)的中學(xué)生都知道“eix=cosx+isinx”,可是拉馬努金(根據(jù)《辭?!罚@位數(shù)學(xué)家的標(biāo)準(zhǔn)譯名應(yīng)該是拉馬努楊(1887~1920),但在我國,此人的譯名從未統(tǒng)一過,所以,海報(bào)上的提法也不能算錯(cuò))恒等式卻是“十問九不知”,不要說高等數(shù)學(xué)課本了,連號(hào)稱權(quán)威的《辭?!范紱]有把它收進(jìn)去。拉馬努金被認(rèn)為是20世紀(jì)最了不起的天才數(shù)學(xué)家之一,出身貧寒,自學(xué)成才,1918年,他當(dāng)選為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員,生活依然非常清苦,1920年病逝于印度。他是印度的“國寶”,曾專門為他發(fā)行過紀(jì)念郵票。研究領(lǐng)域包括數(shù)論、連分?jǐn)?shù)、超幾何級(jí)數(shù)等,他是一個(gè)非凡的天才人物,研究全憑直覺,幾乎沒有證明,但結(jié)論卻是正確的。他專門喜歡同無窮級(jí)數(shù)、無窮乘積……打交道,得出的結(jié)果非常美妙,具有一種震撼人心的魅力!

五、知與趣是一對(duì)矛盾的統(tǒng)一

為了反駁網(wǎng)絡(luò)上一度很流行的“數(shù)學(xué)無用論”,“數(shù)學(xué)滾出高考論”,有位老教師無不感慨地說:“今后我們教數(shù)學(xué),要少一點(diǎn)‘奧味,多一點(diǎn)‘趣味?!?/p>

亞里士多德說:“美是比任何語言都有力的推薦信?!?/p>

梁啟超有一句名言:“凡人必須常常生活于趣味之中,生活才有價(jià)值?!?/p>

冰心先生則認(rèn)為:“一個(gè)人應(yīng)當(dāng)像一朵花,不論男人或女人?;ㄓ猩?、香、味,人有才、情、趣,三者缺一,便不能做人家的一個(gè)好朋友。”

知與趣的關(guān)系很辯證,猶似人的左膀右臂,都不能少。

知乃根本,趣為枝葉;

知是源頭,趣是活水;

知是長期有效的處方,趣為強(qiáng)心針、興奮劑;

知乃“工資”,趣是“獎(jiǎng)金”;

知是家常菜、飯,天天要吃;趣則為偶爾一嘗的山珍海味,有的人一生沒有吃過異味,他未免是白活了,投錯(cuò)了胎,到人間白跑了一趟。

數(shù)學(xué)是上帝用來書寫宇宙的語言,其中蘊(yùn)藏著無窮無盡的學(xué)問,也有著無窮無盡的趣味。

兩者都是要素,缺一不可?!?/p>

(作者系著名數(shù)學(xué)科普作家)

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