无处不数学

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  数学给人的印象往往是严肃高冷、枯燥乏味、神秘莫测的,那是站在数学之外,孤立地看数学而形成的印象:可远观而不好玩。这时,需要有引路人,为心有偏见者、误入歧途者、畏缩不前者拨开数学的神秘面纱,展示数学文化的魅力,揭示其严肃外表下有趣可亲的一面,高冷面孔下探索求真的热情,神秘衣装下平易朴素的本相。原来,数学的那些思想、方法、符号、图形,就在我们的日常生活中,在我们的学科研习中,在我们的语言系统中。她现身于科学定律、艺术作品、诗词章句、历史故事中,几乎出现在你感兴趣的任何地方。
  一、万物皆有“数”
  我国数学的发展要比西方早几百年:早在汉朝时,中国数学家已经开始研究如何去解方程式,包括计算立方根;宋朝时已能解多次方程,但多停留在数字解层面,对方程的结构没有深入的研究。如解二次方程x2 1=0,无论x是何实数,方程的左边总是大于零,所以这个方程式没有实数解,因此中国古代数学家不去讨论这个方程式。
  而西方数学家在四百多年前就开始注意这个方程。意大利数学家发现它跟解三次和四次方程有关。若假设它还是有解(非实数解),则将这个想象中的解叫作虚数。虚数的发现很了不起!有了虚数后,人们发现了一个惊人的结论:所有多项式都有解,而且解的数目刚好是多项式的次数。所以有了虚数后,多项式的理论才成为完美的理论。
  完美的数学理论很快就得到无穷的应用。事实上发现虚数以后,物理学家和工程学家将其用作解释所有波动现象最佳的方法,包括音乐、流体力学和量子力学里面关于波动力学的种种现象。爱因斯坦提出广义相对论时,人类观察到的宇宙空间实在不大,他却得到数学家的大力帮助。在爱因斯坦完成广义相对论后,外尔和很多科学家开始融合引力场理论和电磁场理论。外尔率先提出规范场理论,经过十年的挣扎,才将麦克斯韦的电磁理论看作和广义相对论类似的规范场论。在物理学上,这是一个伟大的突破。二十多年以后,泡利、杨振宁和米尔斯将规范群推广到非交换群后,完成了一般的规范场理论,成为近代物理学标准模型的基础。
  将一个问题或现象完美化,然后,将完美化后的结果应用到新的数学理论中去,来解释新的现象,这是数学家的常用手法,与文学家有很多相似的地方,只不过文学家用这种手法来表达他们的感情罢了,但是本质上是相融相通的。
  二、人文皆有“数”
  不能片面地理解知识,世界的知识应该融为一体;真的、善的、美的东西应该是一体的。比如,数学与文学本是相通的,文学也常能读出数学味儿来。
  汤显祖在他的《牡丹亭》中有一段唱词,将十个数字倒嵌进去,非常富有情趣。
  【前腔】〔生〕唱:
  十年窗下,遇梅花冻九才开。
  夫贵妻荣。八字安排。
  敢你七香车稳情载,
  六宫宣有你朝拜,
  五花诰封你非分外。
  论四德,似你那三从结愿谐。
  二指大泥金报喜,打一轮皂盖飞来。
  《西游记》第三十六回《心猿正處诸缘伏
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