用数学的语言和这个世界谈谈---《万物皆数》书评

“一切皆数。”

---古希腊哲学家毕达哥拉斯


《万物皆数》封面

01 我为什么拿起了这本书

“你有多久没做数学题了?”

先说说我自己的答案吧:高考之后就再没做过。。。

何止如此!

想当年,我又何尝不是“受数学拖累的女同学”呢?唉,掬一把辛酸泪……

那么,对于这本《万物皆数》,又有何等勇气来挑战呢?

很简单,身为一名6岁小童的家长,为了不在家庭作业面前露怯,一些数学基本的思维和逻辑,还是应该再重新拾起,于是乎,拿起了这本《万物皆数》。

出乎预料地,对这本书有着本能地好感;而不是谈起数学题和数学书时的忐忑与敬而远之。书是硬装的,封面非常简洁,鹦鹉螺简单的曲线表现出一种原始质朴的美感;而随着阅读的深入,逐渐了解到,这本书展现的就是数学思维的美感,是一部数学史话、一种数学之美,一种思维方式。

02 只要改变自己看世界的眼光,数学就会在你眼前出现

本书的作者米卡埃尔.洛奈,是一名年轻的法国数学家,出生于1985年。作为一名“80后”,这位概率学博士深谙用外行人“看得懂”的语言来介绍自己的职业,以及自己热爱并为之奉献了大量热情与精力的研究课题。在本书的开头,米卡埃尔提出了自己的疑问:

“我为什么非得成为数学家,或者具有特别出众的‘智慧’,才能学一点数学,才能让代数或者几何的美挑逗我们的心灵呢?”

身为一名数学家,作者有着异于常人灼灼眼光;提出这个问题,也是在警醒他自己。在他的认知中,数学太有意思了,人类文明史上的很多学科,都与数学有着千丝万缕的联系。“自从上古时期以来,有很多的艺术家、创作者、发明家、匠人,或者只是单纯的梦想家和好奇者,他们都在无意中踏入了数学的领地。他们是不自觉地数学家。”

也就是说,很多学科、艺术,都在不知不觉间运用了数学的知识,而作为一名数学家,米卡埃尔自觉地担负起了一个职责:做一名科普工作者,告诉外行人数学到底有多么有趣。

由于是写给“外行”看的,米卡埃尔的语言也特别有趣、平实、生动;中译本的翻译也加成不少,“老铁”、“迷弟迷妹”、“搞事情”、“凌波微步”,诸如此类……近些年的流行语和中国读者习惯的俗语,令我在阅读的过程中,屡屡会心一笑。米卡埃尔在书中也说到,如果写的太枯燥、太高端,那么读者还咋对数学产生兴趣呢?这不是赶客呢嘛!

米卡埃尔是从巴黎中心位置的卢浮宫博物馆开始征程的。从这里开始,回到史前时代,去看看史前文明中蕴藏的数学知识,用讲故事的形式娓娓道来,告诉读者在我们并不知晓的文化背后,有多少暗藏其中的数学奥秘:

在1万年前的美索不达米亚平原上,直立起来的远古人类们用石头琢磨出了第一件手斧,有了手斧,无论是打猎还是取火都更容易了;越用越顺手,手斧的样式也越来越多,但不管是水滴形还是蛋形,还是三角形,这些手斧的外形都有一个特征,那就是对称。

就这样,在不知不觉中,远古人类的脑海中完成了数学思维的一个飞跃式的进步---抽象思维。他们自发地选择将劳动工具塑造成对称的外形,尽管还没有明确的意识,但数学思维在远古人类的生产和生活中已经开始起到正面作用。


图片来自网络

随着时光的不断流逝,人类开始了定居生活,式样美观实用的房子、装饰品也逐渐进入了远古人的生活。在作者米卡埃尔的引导下,我们得知陶器上的花纹和房屋的外形,其实蕴藏着完美的几何模型;陶器腰身上的花纹为什么如此美妙?是因为它们呈完美的对称或规律延伸……

类似的例子,在日常生活中简直数不胜数。正如作者米卡埃尔所说:

“只要改变自己看世界的眼光,数学就会在你眼前出现。寻找数学是迷人的、永无止境的过程。”

03 数学史、数学思维是怎样形成的

虽然是一本讲述数学史的书,但书中诙谐的语言、轻松地叙述方式,屡屡给人一种错觉:这简直就是一本披着数学外衣的科学故事集嘛!那我们就来看看,随着文明的发展,数字是怎样出现抽象性的:

在美索不达米亚平原上,日渐繁荣的市镇逐渐形成,西亚地区古老的城市乌鲁克城里,牧羊人为了方便记录自己拥有多少羊,逐渐地发明了筹码和记录的方法;而将数字的概念从计数方式中抽离出来,则被认为是人类思想史上的一个重要飞跃,数字正是因为“抽象性”而称其为数字;有了“数字”的概念,学者们创造出了运算法则及概念;有了数字,人类逐渐才明白,他们发明了一种可以用来书写、分析和理解周围世界的工具,也正是在数字概念的基础上,公元前6世纪,古希腊哲学家毕达哥拉斯形成了他的基本哲学概念,并提出了那句著名的“一切皆数”。

星星之火可以燎原;数学思维的星星之火,很快将随着人类文明史的发展,而在人类日常生活中产生越来越深远的影响。算术学、逻辑学、代数学的萌芽纷纷开始产生,并成为一门独当一面的独立学科。其中,几何学的发展势头最为轰轰烈烈。

测量地表、丈量土地、建筑房屋……都需要用到丈量及换算的相关知识,也就是我们今天所认知的“几何学”。几何学的知识如此重要,以至于古希腊人在自己的文化中为结合学赋予了崇高地位。据说,柏拉图就非常推崇几何学,在柏拉图学院的正门上刻着一句话:

“不习几何者不得入内。”

在几何学发展的基础上,定理、公理、猜想、证明过程的概念及思维模式逐渐确立起来;公元前3世纪,古希腊数学家欧几里得撰写了13卷本的《几何原本》,主要讨论了几何学与算术的问题;也正是在《几何原本》里,欧几里得确立了定义--公理--定理--证明的几何学思维路径


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到欧洲的文艺复兴时期,数学现代化思维的发展,引入了代数语言。与几何学不同的是,代数学的目标,是提出方法解决一些“纯数学”谜题,并逐渐进入抽象领域。当然,米卡埃尔写这本书的目的并不是用抽象思维来吊打我们普通读者的认知力,恰恰相反,作者讲了很多日常生活中饶有趣味的事件和故事,并告诉我们,数学和数学思维,是认识周围世界的多么有力的武器!也许,节选自伽利略于1623年撰写的《试金者》中的文字,最能说明这个道理:

“哲学写在这部成为宇宙的大书上,这本书永远打开着,接受我们的凝视。但要是我们不先掌握它的语言,不去解读它赖以记录的字符,那我们就不可能理解这部大叔。它以数学语言写就,其字符是三角形、圆形和其他几何图形。没有这些,凡人连一个词也读不懂;没有这些,人们就在暗黑迷宫中徘徊。”


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04 多么奇妙!用数学的语言和这个世界谈谈

现在,再回头想想,那些在我们的学生时代似乎不那么“友好”的数学和物理定理、公式吧!牛顿的力学公式,原来是物理学家通过数学语言对周围世界的分析;许多个经典的数学模型在科学家的手中转化为具体的物理应用;电磁现象、基本粒子的量子技能、时-空的相对变形……这些概念似乎看起来有点晕,可是从收音机到手机、从汽车到电视机,可都是建立在这些基本的数学模型以及物理应用的基础上呢!


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在本书的最后,作者将目光聚焦到了数学在今天的最新应用:计算机以及人工智能。2016年3月10日,人工智能“阿尔法狗”和当时世界上最优秀的围棋选手李世石的“人机大战”还令人记忆犹新。数学语言作为人类优秀的抽象思维方式,是我们人类与这个世界“谈谈”时的有力工具,而面对电脑技术的飞速发展,未来的电脑又会做出什么?也会学会用数学的抽象思维改造世界吗?也许在目前而言,数学语言对电脑来说还太过抽象和复杂,但以后会不会超越技术和计算层面,只能留待未来来证明了。

翻完这本小书的时候,我居然有些依依不舍;要知道,我可是不折不扣的“被耽误在数学上的女同学”啊!可是正是这本科普小书,让我领略到了数学与艺术的美、数学思维的实用性,以及数学发展过程中那一个个妙趣横生但令人印象深刻的故事。也许这也正是本书的作者米卡埃尔.洛奈的目的所在:让“数学盲”也能爱上数学,让孩子们体会到数学的乐趣。


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