你有没有在某个瞬间觉得数学重要吗是美的,或者被数学重要吗震撼到?

数学重要吗是我们理解物质世界嘚语言数学重要吗家和物理学家尤金·温格尔(Eugene Wigner)所说的“数学重要吗在自然科学中的不合理有效性”。有时也被忽视的雷电也是技术創新之前的灵感是的,数学重要吗服务和几乎带动每个领域的进步与发展然而作为一门学科,数学重要吗是人类追求知识的一个非凡嘚例子,多才多艺,能够统一的地域显得非常不同数学重要吗家 Michael f .Atiyah作品《数学重要吗的统一》刊登于伦敦数学重要吗学会会刊 。用他的话说:數学重要吗最吸引我的是它丰富互通于不同的学科分支总是有意想不到惊喜。

数学重要吗家和数学重要吗爱好者也探讨?数学重要吗之美,例如:哲学家和数学重要吗家贝特朗·罗素(Bertrand Russell)确切的说:“数学重要吗是正确地观察不仅拥有真理,而且拥有最高的美”但现實的美丽是一个模糊的概念,数学重要吗比或其他领域的适用性更主观难以构思。可以肯定的是无论数学重要吗的美是如何数学重要嗎家们都能从数学重要吗的抽象能力和它所发现的联系中找到审美价值。

但是这种数学重要吗美学与我们赋予艺术作品的美有相似或不同呢经常提到数学重要吗作为一门艺术,在“数学重要吗信使”有一篇为《数学重要吗:艺术与科学》数学重要吗家Armand Borel有这样的话:“数學重要吗是一个非常复杂的创作,显示出与艺术和实验与理论科学共同的许多基本特征它必须被同时视为也是三位一体,因此必须与三鍺同步“

那么至于数学重要吗如何以及为什么与艺术或其他方面的联系呢?***通常是模糊的似乎这种性质的问题需要保持数学重要嗎民间传说的部分。然而对于大多数数学重要吗家来说也许是未知的

早在1909年初,解剖学家KorbinianBrodmann将人类大脑皮层分为47个区现在叫布罗德曼区,根据细胞的结构和组织后来研究人员深入了解不同的皮层细胞的功能,他们惊讶的发现一定布罗德曼区和特定的细胞功能之间的位置楿当密切的关系今天人们对这些功能有了广泛的了解,显示出我们大脑的巨大复杂性例如有大约三千个相互连接的神经元,控制着我們大部分的呼吸涉及大约65种类型的神经元!

除了我们称之为生理功能之外,研究人员还在研究我们称之为智力功能的区域例如 2011年发表茬NeuroImage杂志上的一篇文章讨论了一项研究的发现,该研究定位了数字和计算所需的脑区巧合的是同一年在PLoS ONE杂志上发表的一项研究,提出了一種基于脑的美学理论的证据一些研究已经表明,与视觉听觉和道德经验相关的美与研究人员称之为情感大脑的特定区域中观察到的活動有关。

图注:布罗德曼区域详细

.Atiyah猜想的数学重要吗之美应该激发情感大脑的相同部分,大致描述Brodmann区域的集合他们的研究发表在《人类神經科学前沿杂志》2014年似乎证实自己的猜想,确实把数学重要吗美视为受过训练的数学重要吗家们所认同的这些领域与以前的其他美丽表現相一致。

作为研究的一部分参与者(数学重要吗家和非数学重要吗家)提出了六十个数学重要吗公式,并要求按三类来分类:丑陋、Φ性和美丽数学重要吗家们一贯认为最美的表达式是欧拉方程。

而数学重要吗家们最常被评最丑的如下极其复杂的公式,它代表了作為一个无穷和的π的倒数。

这个公式是由数学重要吗家斯里尼瓦萨·拉马努那(Srinivasa Ramanujan)所创造的他的合作者戈德雷·哈迪(Godfrey Hardy)表示,公式必須是真实的因为没有人可以制造出如此复杂的东西。数学重要吗家在研究中所做的选择似乎将简单性视为数学重要吗美的属性

虽然数學重要吗美学的观念可能具有相同的特征,但在神学方面由于其他来源引起的美的感觉仍然存在一些分歧为了在某一段音乐中找到美,峩们不需要理解构图的复杂性同样,我们可以在“潜意识”层面去感受一幅画或雕塑的美而不去想技术层面的问题。

然而这项研究嘚作者们把数学重要吗美的感知和对基础数学重要吗的理解的困难分开说了很久。研究对象为十六名数学重要吗研究生或博士后十二名非数学重要吗家。在数学重要吗家中对美的理解和感知之间有很强的相关性,但这并不是一个完美的关联:尽管数学重要吗家们很理解咜们但有些公式却被认为是丑陋的。不足为奇的是非数学重要吗家一般不太理解公式,但他们仍然认为有些很美作者认为非数学重偠吗家可能喜欢方程的形式性质,例如对称分布这在将来的研究中是必须研究的。

最后本研究和其他研究中使用的工具是一种形式的磁囲振成像fMRI,字母f代表“功能”美国化学家保罗·劳特尔 (Paul Lauterbur)和英国物理学家彼得·曼斯菲尔德(Peter Mansfield)获得了2003年诺贝尔生理学或医学奖,鼡于发展MRI特别是,曼斯菲尔德被引用了数学重要吗形式主义数学重要吗的不合理有效性使我们能够观察我们的心理世界,并帮助我们悝解数学重要吗本质

编译:完美的球,审校:博科园

特别声明:以上文章内容仅代表作者本人观点不代表新浪网观点或立场。如有关於作品内容、版权或其它问题请于作品发表后的30日内与新浪网联系

美的事物总是为人们乐意醉心縋求的。然而一提到美,人们最容易想到的是“江山如此多娇”的自然美抑或是悦目的图画,动听的乐章、精妙的诗文……这些艺术媄然而,数学重要吗这自然科学的皇后里面,蕴含着比诗画更美丽的境界正如古希腊数学重要吗家普洛克拉斯的一句颇打动人心的洺言所说:“哪里有数,哪里就有美”

是的,哪里有数哪里就有美。人类对数学重要吗的认识最早是从自然数开始的这看似极普通嘚自然数里面,其实就埋藏着数不尽的奇珍异宝古希腊的毕达哥拉斯学派对自然数很有研究,当他们将这数不尽的奇珍异宝的一部分挖掘出来并呈现于人类面前时人们就为这数的美震颤了。

毕达哥拉斯将自然界和和谐统一于数他认为,数本身就是世界的秩序他的名訁是:凡物皆数。但在一次集会上一位学者提出了他的疑问:在我结交朋友时,也存在着数的作用吗

“朋友是你灵魂的倩影,要象220与284┅样亲密”望着困惑不解的人们,毕达哥拉斯解释道:神暗示我们220的全部真因子1、2、4、5、10、11、20、22、44、55、110之和为284;而284的全部真因子1、2、4、71、142之和又恰为220。这就是亲密无间的亲和数真正的朋友也象它们那样。

学者们为毕达哥拉斯的妙喻折服了更为这“你中有我,我中有伱”的美妙的亲和数惊呆了震撼了。人们惊叹道:亲和数的关系太微妙了随着研究的深入,人们又发现了更奥妙的高阶亲和数——联誼数于是狭隘的两人的天地扩展为多人的世界。似乎它们也懂得“再完美的两人世界也不能代表人世间所有的美丽”的道理呢

6也是一個美的数字。古代意大利曾把它作为“美满婚姻”的象征因为它恰好等于其所有真因子1、2、3之和。呵多么完美的性质!因此人们称这類数为完数,而6正是其中最小的一个

另外,勾股数、质数……所具有的美妙性质也引无数英雄竞折腰。

许多人正为探寻费马大定理、謌德巴赫猜想的奥妙而“三月不知肉味”呢而幻方,作为数学重要吗世界的百慕大三角正是这奇珍中最耀目的一颗。最初的魔方阵昰中国所谓神龟背上的法宝——洛书的图形。这是一个三阶幻方古代人们为它的美妙与神秘所吸引甚至曾把它作为护身符挂在身上。而後人们又找到了“美妙方”、“超魔方阵”以及令人叹为观止的双料幻方。而形式上也从平面正方图形扩展为多角形图、立体图、圆图……花色满目美不胜收。而对幻方工作进行得愈深入研究得愈细致,它的奇巧特点就愈见其层出不穷它所呈现出的美也就越令人震顫。

这些就是普通的自然数所玩弄的无穷花样中的一部分。而无穷尽的数正象辽阔的海洋那大海深处蕴含着一个五彩缤纷的世界。当伱畅游其中时你会为这无垠海洋中数不尽的奇珍的美而陶醉,甚而你也许会有幸步入龙宫见到更加奇伟怪丽、五彩斑斓的景象,进入數学重要吗海洋深入的殿堂一窥数学重要吗的美境。这时你肯定会与普洛克拉斯产生共鸣,而由衷赞叹一声:啊哪里有数,哪里就囿美

审美实践告诉我们,人们对美的感受都是直接由形式引起的但数学重要吗的形式美还不单纯表现在自然数所玩弄的这些许花样上,和谐的比例与优美的曲线或图形都能给人以强烈的形式美的享受

和谐的比例中最负盛名的是为开普勒称为欧氏几何学两颗明珠之一的黃金分割。它成为人们普遍喜爱的美的比例并为广泛应用。艺术家利用它塑造了令人赞叹的艺术珍品科学家利用它创造了丰硕的科技荿果。象征黄金分割的五角星在欧洲也成为一种巫术的标志这神圣的比例值也被抬高了身价,而被称为黄金数了成了宇宙的美神。人體最优美的身段遵循着这个黄金分割比;令人心旷神怡的花凭借的也是这个美的密码就连芭蕾舞艺术的的魅力也离不开它。真是:哪里囿黄金数哪里就有美的闪光。

优美的曲线同样带给人们美的享受如得之于自然界的四叶玫瑰线、对数螺线及应用于建筑中人为设计的超椭圆曲线等。更有那久负盛名的茂比乌斯曲线华盛顿一座博物馆的门口,有一座奇特的数学重要吗纪念碑碑上是一个八英尺高的不鏽钢制的茂比乌斯圈。它日夜不停缓缓地旋转着带给人们美感享受的同时,又昭示出人类正如它一样永无休止地前进着

在数学重要吗嘚园地里,完全正方形作为一朵沁人心脾的奇花曾陶醉过多少观赏者!五种正多面体以其形式美带来的神秘感,使古代人曾把它们分别莋为火、风、水、土、空气的象征而这五种图形总名之为宇宙的图形。由宇宙美神得到的黄金矩形是最令人心醉的优美图形之一它在形式比例上具有相当高的美学价值。因而日常生活中的许多物品,诸如像柜、图书、杂志、火柴盒及至国旗都采用了这一优美的图形鉯带给人们更多的美感的享受。

对称均衡是数学重要吗形式美的主要特征各种对称或均衡图形如等边三角形、圆、双曲线……及著名的楊辉三角形等,都会带给人们美的享受

然而数学重要吗带给人们的美远不止这直观的形式美。正如人的美不单在外表更在内心一样,數学重要吗的深刻的本质的更加诱惑人的离奇古怪宽广无际的美却在于它内在奇妙结构的完美的和谐统一性

数学重要吗中的美,不是以藝术家所用的色彩、线条、旋律等形象语言表现出来而是把自然规律抽象成一些概念、定理或公式,并通过演绎而构成一幅现实世界与悝想空间的完美图象只有数学重要吗内在结构的美,才更令人心驰神往与陶醉它的博大精深与简明透彻都给观赏者以巨大的美的感染。

数学重要吗内在美的标准在于它的真实、准确简洁、和谐与普遍

真中见美,是数学重要吗内在美的重要特征之一真与美总是紧密相連的,而数学重要吗堪称真的楷模正确性是数学重要吗中绝对的准则。但这种真却是源于生活,而高于生活如从实践中得到的点、線、面就是高于生活的完美的、理想化的图形——理想直线只具有长度,两条理想的、完美的准直的理想直线,相交于一个理想的、完媄的点而这个点除了位置以外竟压根儿就没有大小;数学重要吗中所定义的圆,比任何画家和文学家所能描绘的都更加完美无缺正是這种真实与正确,使数学重要吗显示出它特有的美的魅力使它能延续几千年乃至永久。

简洁性、和谐性与普遍性三者的统一是数学重偠吗内在美的另一重要特征。简洁是数学重要吗中引人注目的美感之一通行世界的符号可算是最简洁的文字,精炼准确的数学重要吗概念和定理的表述可算是最简洁的语言。数学重要吗以其简洁的形式从一组简洁明了的公理、概念出发而推证出各种令人惊叹的定理和公式,使人们洞察到其内在的和谐性和秩序性从中产生一种崇高、博大,妙不可言的审美感受正如绘图时用三种原色绘制出各种色彩繽纷的图画或简谱中凭借七个音符谱写出各种令人心醉的乐章所带给人们的艺术美的享受一样。从这一组定义、公理出发演绎出一套逻輯体系,从而建成一座巍峨的数学重要吗大厦这是众多数学重要吗家乐意玩的游戏。而欧几里德正是玩弄这种游戏的第一位大家当他紦欧氏几何的逻辑体系呈现在世人面前时,世人为这一壮举所折服了、迷住了爱因斯坦感叹道:这是人类一个可赞叹性的胜利。更有人斷言:能觊觎美神真面目的唯欧几里得一人而已。

二战后的布尔巴基学派更把数学重要吗公理化的浪潮推向了高峰数学重要吗的严谨、简洁在这浪潮得到了充分的体现。这时的数学重要吗遵循着“不漏不重原则。”如同求轨迹问题的解时应做到纯粹性与完备性的统┅。数学重要吗家找到的那组公理应该是少一个不行,多一个不要在不多不少,恰好够用的公理基础上得出一套严谨的逻辑体系,建成一座座数学重要吗的大厦毕达哥拉斯说过:凡是美的东西都具有一个共同特征,这就是部分部分彼此之间以及部分与整体间固有嘚协调一致。这协调一致产生的和谐美在一座座数学重要吗大厦中都得到了体现。然而当随着数学重要吗的发展一座座原本各自为政,不通有无的数学重要吗大厦之间忽然架起各式各样的友谊之桥时人们就会为这以前没有认识到的亲缘关系而大吃一惊,同时产生一种絀乎意料、不期而遇的美的享受更领略到数学重要吗内部结构的和谐美。如早期的代数与几何之间曾是若即若离,而当两者间的友谊信鸽——解析几何——诞生就使两者紧密联系在一起,再也分不开了如今数形统一的观点早已深入人心,人们亦从中感觉到了数和形嘚调和美再如,概率学作为研究偶然现象的科学因其显得特异,甚至曾一度被排斥在数学重要吗殿堂之外而当实变函数论形成后,咜作为一种特殊的测度而理所当然地被请进了数学重要吗的大雅之堂。现在各个数学重要吗分支间已形成了各式各样、错综复杂的关系网,一座座原先孤立的数学重要吗大厦已联结成为一个整体数学重要吗已成为由各个数学重要吗分支紧密结合而成的和谐统一体。这時数学重要吗家似乎可以高枕在数学重要吗大厦之巅,让世人尽情观摩数学重要吗的美了不,如同物理学家总醉心于寻求宇宙之砖一樣数学重要吗家还要据探求建成数学重要吗大厦的基石。20世纪初康托尔的集合论被普遍接受后,庞加莱自傲且自信地在巴黎国际数学偅要吗会议上宣称道:数学重要吗的严格性看来直到今天才说是实现了。集合论奠定了数学重要吗大厦的基础数学重要吗的最后基石囷终极意义的问题获得了圆满地解决。直到这时数学重要吗的美才在世人面前一览无余了。人们已经能够直接领略到数学重要吗内部结構有机联系的美妙图景并为这美所陶醉了。

罗丹说:自然总是美的伽利略则宣称道:自然这本书是用数学重要吗语言写成的。哪里有數哪里就有美。数学重要吗总是美的数学重要吗是美的科学。


内容提示:感受数学重要吗美的兩个重要途径

文档格式:DOCX| 浏览次数:8| 上传日期: 20:23:40| 文档星级:?????

全文阅读已结束如果下载本文需要使用

该用户还上传了这些文档

参考资料

 

随机推荐