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    中华读书报 2022年03月23日 星期三

    跨越“数学桥”,感受数学之美

    程着 《 中华读书报 》( 2022年03月23日   16 版)

        “数学桥丛书”(共9册),上海科技教育出版社2022年出版,688.00元

        在英国剑桥大学女王学院内的剑河上,静静地躺着一座木桥,这座桥被大家称为“数学桥”。传说这座桥最初是由牛顿设计的,在建造时没有用到一根钉子或螺栓,所有的木梁以一种完全自支撑的方式装配在一起,所以又名牛顿桥。当然,这只是一个传说,毕竟数学桥建于1749年,而牛顿1727年就辞世了。

        上海科技教育出版社最新推出的“数学桥丛书”借用了“数学桥”这个名字,寓意是充当数学与大众之间的桥梁,帮助大家感受数学的魅力。丛书第一辑共九册,分别从作为工具的数学、作为学科的数学和作为文化的数学三个方面展现了数学之美。

        作为工具的数学

        早在远古时期,原始人类就开始通过打绳结来计数,而人类文明诞生以来,数字更成为了人类生活中必不可少的工具。日期、时间、买卖等,都离不开数字。每个数字背后,都有其独特的故事:有些数字得到广泛使用是源于其特殊的数学性质,有些数字受到人们的青睐则是因为它们背后的人文故事,还有一些则是两者兼而有之。《数字密码》将这些故事整合起来,向读者娓娓道来,让读者领略数字的自然科学风采与人文科学光辉。

        《人人都来掷骰子》关注的是生活中常见的概率与统计。犯罪行为是在增多还是减少? 为什么有些人吸烟仍然长寿? 怎样买彩票更容易中奖? ……信息常常是确切的,可总是会带有偏向性。《人人都来掷骰子》用生动的笔触系统地介绍了概率和统计的重要概念,帮助读者恰当地评价统计信息,并且理解同样的信息可以用不同的方式来描述。

        《魔法数学》专注于探究魔术和杂耍中的数学原理。从花式洗牌法背后的数学原理,到基于《易经》的神奇魔术;从抛球杂耍中球数和抛球间隔的确定,到“纸牌读心术”;从密码的破译,到机器人视觉的编码。《魔法数学》用清晰的条理与风趣的语言对数学魔术领域做了一次“破译”,让读者一窥魔术背后的奥秘。

        作为学科的数学

        从幼儿园学着数“一、二、三”开始,人们的整个求学阶段十几年都与数学相伴,作为学科的数学对于生活的重要性可见一斑。

        小学课本中就已经有了“圆”这个概念,而圆也出现在生活的方方面面:车轮、月饼、吸管等。为什么这些物品都会选择“圆”的外形?作为一种几何图形的圆究竟有何特殊? 在数学史上,圆也许比任何其他形状都更吸引数学家;在现实生活中,圆也是应用最广泛的形状之一。《神奇的圆》一书介绍了圆的各种几何奇观:圆的历史、圆的各种关系、圆填充问题、尺规作图问题、切圆探究、摆线……圆,无所不在。

        进入初中,根号进入了视野。《2的平方根》采用对话的形式,像是一位“老师”与一个“学生”的对话。年轻的学生为2的平方根以及与这个神奇的数有密切联系的一个数列所诱惑,迫不及待地投入工作,渴求老师所给予的知识。书中运用的数学符号不超出最简单的高中代数的范围,所使用的代数方法既简单又巧妙,向我们展示了运用少量的工具和技巧能够做那么多事。

        “数学桥丛书”中有一本就叫《数学桥》,它以高中数学为起点,用一种娓娓道来、徐徐展开的方式,向读者展示大学数学中的核心内容和亮点。它不是教科书,也不是普及读物,而是一本介于这两者之间的“普及性教科书”。它就像是一座“数学桥”,帮助读者平安顺利地从以重复性解题操练为基础的高中数学,过渡到以系统性思想探究为主旨的高等数学。

        作为文化的数学

        数学作为文化,很早就出现在了先贤的哲思里。1703年,莱布尼茨在法国《皇家科学院纪录》上发表了西方第一篇关于二进位制的文章,标题为“二进制算术的解说”,副标题为“关于只用两记号0和1的二进制算术的阐释——和对它的用途以及它所给出的中国古代伏羲图的意义的评注”。中西伟大思想通过数学进行了跨越时空的交流。

        近来有许多研究者认为,人们生来就有“数的本能”,如同他们具有“语言天赋”一样。那么为什么不是人人都能成为数学家呢?《数学犹聊天》对此问题进行了正、反两方面的阐述。为什么有些人厌恶数学、觉得数学很难,而有些人则在这门学科上能力超群? 作者提出了他的论点,并进行了论证。

        《渴望不可能》回溯了数学中许多进步的源头。无理数、虚数、无穷远点、弯曲空间、理想,以及各种类型的无穷……这些概念初看起来是不可能的,因为它们有悖于直觉,但这些概念在数学符号体系的帮助下是可以被精确理解的,而数学符号体系是对于我们的感官的一种技术延伸。《渴望不可能》涉及看似不可能的艺术、文学、哲学和物理学,在这里,数学不只是数学。

        数学有什么用? ——能发现美! 波萨门蒂认为,在设法激发年轻人对数学的学习兴趣时,要让他们相信数学是美的,而不是像大多数情况下一样只是强调数学的有用。《数学奇观》通过数学在各种不同分支中的大量实例,来充分地阐明数学之美。美丽的数字排列、加减乘除构成的算数奇迹、出人意料的解题方法、奇妙的数学悖论……《数学奇观》给予你一双发现数学之美的眼睛。

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