數(shù)學漫談1

昨天,一位同事的女兒在微信中問我,“伯伯,0.9的循環(huán)和1哪個大?”,這問題已見了好多年,我當然不假思索的答道:“一樣大,完全相等”。同事似有些懵,吃驚的問“明明1大呀”。這個解釋可以從極限來講,也可以從無窮等比數(shù)列的和來講,估計我的解釋她也是聽的半信半疑,只是禮貌的謝我。也許這一種解釋好理解

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想想也真的有趣,估計百分之八十的人和她有相同的觀點。他們能理解1/3等于0.3的循環(huán),2/3等于0.6的循環(huán),也知道1/3加2/3是1,0.3的循環(huán)加0.6的循環(huán)是0.9的循環(huán)。就是不能接受0.9的循環(huán)等于1,老覺得兩者差一點點,感覺這玩意靠不住。

數(shù)學就這樣奇妙,其實無限循環(huán)小數(shù)就是分數(shù)(包括整數(shù)),只是不同的寫法而已,古希臘人所謂的“萬物皆數(shù)”,就是這樣的數(shù),即能寫成整數(shù)之比的數(shù),很霸氣的名字“有理數(shù)”。如今在這個數(shù)字化的世界里,是不是覺得人家確實是先知先覺?這個數(shù)學學派的領袖就是赫赫有名的畢達哥拉斯,西方人認為勾股定理就是他最先發(fā)現(xiàn),實際比我們中國人晚。

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這幫人對有理數(shù)的崇拜到了狂熱的地步,任何懷疑都被認為大逆不道。然而,在一次航海途中,老畢的一個學生,閑來無事,忽發(fā)奇想,直角邊為1的等腰直角三角形斜邊長多少?他用師傳的鎮(zhèn)派大法一算,卻怎么也不等于一個有理數(shù)。惶恐之余,他把這一發(fā)現(xiàn)告訴了師兄弟,并提出了自己的懷疑。師兄弟也是懵住了,難道還有其他幽靈的數(shù)在作祟,不!一定是始發(fā)現(xiàn)者魔鬼上身,迷了心竅,竟然懷疑真理,罪該萬死。于是為了除魔衛(wèi)道,這位可憐的發(fā)現(xiàn)者連夜被裝進麻袋,扔到了大海里。

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可是這個幽靈終究不散,此類問題越來越多,怎么辦?這些希臘人竟另辟蹊徑,干脆放棄運算,專心于圖形研究,數(shù)學在他們眼里就是“幾何學”,他們的思路之巧妙,手法之高超令現(xiàn)代人也望塵莫及。最最有名的當然是號稱有史以來三大數(shù)學家之一的阿基米德,人們大多聽說過他智斷國王皇冠是否為純金的故事,津津樂道他的名言“給我一個支點,我就能撬動地球”。其實他最具天才的是,在2千2百年前,就能用匪夷所思的方法“窮竭法”計算圓,即在圓的內(nèi)外各做一個正多邊形,讓邊數(shù)無限增加,形狀愈接近圓,而二者面積相差無幾,夾在中間的圓面積能跑到哪里?要多精確就能多精確。類似的手法,他得到了弓形,拋物形的面積,及球,橢球,圓柱,圓錐的體積。最早使用了極限的思想,遠遠超越了那個時代,更超過了我們引以為傲的祖沖之,也超越了今天大多數(shù)人的思維水平,不服不行!

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阿基米德死后,西方人的文明大倒退,進入了漫長而又野蠻的中世紀。直到17世紀,又一位天才橫空出世,那就是被蘋果幸運砸中的牛頓。他自稱站在巨人的肩上,可誰又能撐的起他?數(shù)學的天空上,他永遠是一顆璀璨無比的超級巨星。他把一條曲線看成一點掠過的痕跡,靜止變成運動。描述一點狀態(tài)時,用了無限趨于0的一段線,比如變速直線運動中,計算某一刻的瞬時速度,他會取一段時間,寫出這段時間的平均速度式子,然后讓這段時間無限小,極限就是某一時間點,這時平均速度極限值就是瞬時速度。他這一絲靈光,開啟了微積分時代的到來,照亮了近代數(shù)學前行的道路,所取得的成就又推動了技術的突飛猛進,使的我們眼里的蠻族一下子船堅炮利。遺憾的是,我國被遠遠的甩開了,落后必遭挨打,可嘆可悲,唉!這就是不重視數(shù)學的惡果。今天人們可以計算各種復雜幾何體的表面積,體積,可以模擬出各種飛機,飛船,導彈的飛行軌跡,哪一步能離開了計算?

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如果說某些學科超越時代太遠,數(shù)學絕對算一個。在我們身處歐氏幾何的空間中,幾百年前的數(shù)學家竟已提出五花八門,形形色色的幾何學。那一個個扭曲的空間理論,甚至都不能意會??纯催@個神奇的莫比烏斯帶。這個紙帶幾個面?只有一個,也就是二維空間,上面如果一個蟲子,可以爬到任一地方,無須翻越邊緣。當然更神奇的是,你沿中間剪開,你會驚訝,它并沒有一分為二,試試就知道。

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忽然想到,另一個有文明的星球也許和我們只隔著薄薄的帶子,和我們緊挨著,甚至我們能聽到他們的聲音,接受到他們奇怪的信息??梢业剿?,太難了,在我們認知世界里,必須沿著帶子,經(jīng)過漫長的旅途,才可到達,即使光也走這樣的路徑。如果找到捅開帶子的蟲洞,一下就到了,最遠的竟是最近的,可惜找不到。也許這就是低維空間的人,永遠無法體會高維空間的便捷。然而數(shù)學家早就建立起了高維空間的種種理論,只是沒有派上用場。在這條神奇的帶子上,會有好多讓你瞠目結(jié)舌的特性。

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還有數(shù)論,當年讀到陳景潤在三尺斗室苦苦探討“1+1”,即哥德巴赫猜想,有多少人和我一樣,嘴上稱贊“摘取了數(shù)學皇冠上一顆明珠”,心里卻在想“吃飽了撐得,百無一用數(shù)學家”。誰能想到,如今飛速發(fā)展的網(wǎng)絡,最頭疼的竟是安全問題!而事關安全的密碼學竟要在數(shù)論中找法子,三十年河東三十年河西,誰又能說數(shù)學中的其他分支用不上?

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