◎林 偉 丁 浩
很多人認(rèn)為數(shù)學(xué)是上帝的語言,人類發(fā)現(xiàn)了這種語言并且學(xué)會使用它。生命體的完美及其復(fù)雜性背后,隱藏著數(shù)學(xué)的奧秘;數(shù)獨(dú)、九連環(huán)、魔方、撲克牌等游戲,也處處體現(xiàn)著數(shù)學(xué)的奇妙。
數(shù)學(xué)無所不在,它不僅是研究自然科學(xué)和社會科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科,而且在前沿科技和智能生活中也大展拳腳,它還滲透到文學(xué)、音樂、美術(shù)、建筑等各個(gè)領(lǐng)域之中。數(shù)學(xué)真的是很有意思的學(xué)科,快來和我們一起玩轉(zhuǎn)數(shù)學(xué)吧!
在常人眼里,數(shù)學(xué)就是一堆符號、公式、圖像和定理。但在數(shù)學(xué)家眼里,數(shù)學(xué)則是一種藝術(shù)。他們享受數(shù)學(xué)帶來的美。
數(shù)學(xué)家基于一些經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐,常常能夠“猜”出一些美妙的結(jié)論,也許在當(dāng)時(shí)不能被證明,但他們會公之于眾,期望有朝一日能夠被證明。這些猜想中最著名的一個(gè),當(dāng)屬17世紀(jì)法國數(shù)學(xué)家費(fèi)馬提出的費(fèi)馬猜想:當(dāng)n>2時(shí),不存在正整數(shù)a,b,c滿足a^n+b^n=c^n。350年后,這個(gè)猜想最終在1994年被英國數(shù)學(xué)家懷爾斯證明。這個(gè)傳奇的故事體現(xiàn)出了數(shù)學(xué)的一種美:如此簡短的數(shù)學(xué)陳述,卻隱藏著富饒的數(shù)學(xué)寶藏。
如伽利略所說:“大自然這本書是用數(shù)學(xué)的語言寫成的?!痹S多人將數(shù)學(xué)視為一門描述大自然的語言。作為一門語言,數(shù)學(xué)不僅是精準(zhǔn)的,也是凝練的、合理的。
數(shù)學(xué)的語言是精準(zhǔn)的?!叭w偶數(shù)和全體整數(shù)一樣多?!币苍S對中學(xué)生而言,這是不可思議的!然而,當(dāng)你明白了“一樣多”的精準(zhǔn)數(shù)學(xué)定義之后,就會明白伽利略沒有胡說。生活中的許多直觀概念(如“一樣多”),在數(shù)學(xué)中被賦予了清楚的含義,使得我們能夠剝繭抽絲,從看似簡單平凡的觀念中把握到更深刻、更根本的元素。
數(shù)學(xué)的語言是凝練的、高度濃縮的,如牛頓運(yùn)動定律可以寫成F=ma,愛因斯坦的質(zhì)能轉(zhuǎn)換關(guān)系可以寫成E=mc2。而在數(shù)學(xué)中位列第一的最美公式,是著名的歐拉公式eiπ+1=0。培根說,簡潔是雋永的靈魂。這種詩一樣的語言,更有助于這些偉大的定律流傳千古。
作為描述大自然的語言,數(shù)學(xué)是合理的;不僅如此,數(shù)學(xué)還是合情的,它使得我們能夠很好地理解數(shù)學(xué)本身以及大自然。雖然數(shù)學(xué)家常常言必稱證明,但證明絕非數(shù)學(xué)的全部。數(shù)學(xué)中的一些概念,本身就體現(xiàn)了數(shù)學(xué)之美。如著名幾何學(xué)家陳省身先生時(shí)常津津樂道的復(fù)數(shù)、諾貝爾物理學(xué)獎得主楊振寧先生常常提到的四元數(shù)。這些概念之美妙,并不亞于數(shù)學(xué)推理的環(huán)環(huán)相扣、無懈可擊之美。