永恒的智慧之美:数理与人文的共鸣

博雅人文 2019-12-04
宇宙之大,粒子之微,地球之变,日用之繁,数学无处不在。
线与形的交汇,符号与数字的协调,蕴藏着真理与至高的美。

回望历史,他们曾带着无尽的思考和探索,耗尽一生,写下一个等号。

“世界上最简单的公式”

尽管从远古起人们都心照不宣地知道 1+1=2,但直到1557年这一等式才写成类似于我们今天的形式。等号这个每个等式中都有的成分,直到16世纪才第一次出场亮相。

勾股定理

中国古代称直角三角形为勾股形,直角边中较小者为勾,另一长直角边为股,斜边为弦。商朝时期的商高提出了“勾三股四弦五”的勾股定理的特例。

 欧拉公式

欧拉是多产的数学家,数学史上称十八世纪为“欧拉时代”。出生于瑞士,31岁的他丧失右眼的视力,59岁双眼失明,但他性格乐观,有惊人的记忆力及集中力。他用自己的名字命名了一个最重要的一个常数——e。

牛顿第二运动定律

该定律是由艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》一书中提出。牛顿第二运动定律和第一、第三定律共同组成了牛顿运动定律,阐述了经典力学中基本的运动规律。

质能方程

在物理学“奇迹年”1905年,由一个叫做爱因斯坦的年轻人提出,同年他还发表了《论动体的电动力学》——俗称狭义相对论。

数理与人文的共鸣

演讲者/丘成桐

我遇见过很多大科学家,尤其是有原创性的科学家,对文艺都有涉猎。他们并没有刻意为文,然而文既载道,自然可观。数理之与人文,实有错综交流的共通点。
数理与人文,实有错综交流的共通点。
数学的文采,表现于简洁,寥寥数语,便能道出不同现象的法则,甚至在自然界中发挥作用。我的老师陈省身先生创作的陈氏类,就文采斐然,令人赞叹。它在扭曲的空间中找到简洁的不变量,在现象界中成为物理学界求量子化的主要工具,可说是描述大自然美丽的诗篇,直如陶渊明“采菊东蓠下,悠然见南山”的意境。
从欧氏几何的公理化,到笛卡儿创立的解析几何,到牛顿、来布尼兹的微积分,到高斯、黎曼创立的内蕴几何,一直到与物理学水乳相融的近代几何,都以简洁而富于变化为宗,其文采绝不逊色于任何一件文学创作。
文学家为了达到最佳意境的描述,需要追究“僧推月下门”与“僧敲月下门”的区别。数学家为了创造美好的理论,也不必依随大自然的规律,只要逻辑推导没有问题,就可以尽情地发挥想像力。
本文转自《设计与哲学》,ID:PhilosophyDesign
数理研究中,用“比兴”去寻找真理。
文章终究有高下之分,大致来说,好的文章“比兴”的手法总会比较丰富。
中国古诗十九首,作者年代不详,但大家都认为是汉代的作品。刘勰说:“比采而推,两汉之作乎。”这是从诗的结构和风格进行推敲而得出的结论。在数学的研究过程中,我们亦利用比的方法去寻找真理。我们创造新的方向时,不必凭实验,而是凭数学的文化涵养去猜测去求证。
30年前我提出一个猜测,断言三维球面里的光滑极小曲面,其第一特征值等于二。当时这些曲面例子不多,只是凭直觉,利用相关情况模拟而得出的猜测。最近有数学家写了一篇文章证明这个猜想。其实我的看法与文学上的比兴很相似。
看《洛神赋》:“翩若惊鸿,婉若游龙。荣曜秋菊,华茂春松。髣髴兮若轻云之蔽月,飘飘兮若流风之回雪。”由比喻来刻划女神的体态。 我一方面想像三维球的极小曲面应当是如何的匀称,一方面想像第一谱函数能够同空间的线性函数比较该有多妙,通过原点的平面将曲面最多切成两块,于是猜想这两个函数应当相等,同时第一特征值等于二。
当时我与卡拉比教授讨论这个问题,他也相信这个猜测是对的。旁边我的一位研究生问为什么会做这样的猜测,不待我回答,卡教授便微笑说这就是洞察力了。
原创力从何而来?
在建构一门新的学问,或是引导某一门学问走向新的方向时,为什么有些人看得特别远,找得到前人没有发现的观点?这是一种本能的理性选择,还是读书破万卷的结果?诸多因素当然都极其重要,但在这其中,我认为最重要的是创造力和脚踏实地基础上的丰富情感。
在中国文学史上,我们看到李白、杜甫、白居易、苏轼,一直到清朝的纳兰性德、曹雪芹,他们的诗词文章,激情澎湃,荡气回肠,感情从笔尖下源源不断倾泻而出,成为瑰丽的作品。这些作者并未刻意为之,却是情不自禁。孟子说:“我善养吾浩然之气也。”能够影响古今传世文章的气必然至柔至远,至大至刚!
回顾历史,我们会发现,将无数有意义的现象抽象和总结而成为定律时,中间的过程总是富有情感!在解决大问题的关键时刻,科学家的主观感情起着极为重要的作用,这种感情是科学发现的原动力!
当科学家发现的定律或定理是如此的简洁,既不失普遍性,又无比有力地解释各种现象时,我们不能不赞叹自然结构的美妙,这个过程值得一个科学家投入毕生的精力!苟真理之可知,虽九死其犹未悔。

当数学动起来......

正切值曲线

一个正切线被θ牢牢控制

一辈子都逃不出去的故事

 cos和sin的你追我赶

谢尔宾斯基三角形

当等边三角形里挖掉等边三角形

再挖掉等边三角形再挖掉等边三角形

……

周长和直径的π点小事

圆的面积=2πr?

你知道的还太少......

1+2+3……+100=?

即使不记得运算过程

依旧还记得黑板上的5050

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