大家好今天介绍国际数学日是哪一天,以下是小编对什么是国际数学日的归纳整理,来看看吧。
国际数学日的由来
国际数学日的由来
国际数学节是为了纪念中国古代数学家祖冲之而将每年的3月14日设立的节日。
2011年——国际数学协会正式宣布,将每年的3月14日设为国际数学节,来源则是中国古代数学家祖冲之的圆周率。
数学的产生和发展始终围绕着数和形这两个基本概念不断地深化和演变。大体上说,凡是研究数和它的关系的部分,划为代数学的范畴;凡是研究形和它的关系的部分,划为几何学的范畴。但同时数和形也是相互联系的有机整体。
数学是一门高度概括性的科学,具有自己的特征。抽象性是它的第一个特征;数学思维的正确性表现在逻辑的严密上,所以精确性是它的第二个特征;应用的广泛性是它的第三个特征。
一切科学、技术的发展都需要数学,这是因为数学的抽象,使外表完全不同的问题之间有了深刻的联系。因此数学是自然科学中最基础的学科,因此常被誉为科学的皇后。
数学在提出问题和解答问题方面,已经形成了一门特殊的科学。在数学的发展史上,有很多的例子可以说明,数学问题是数学发展的主要源泉。数学家门为了解答这些问题,要花费较大力量和时间。尽管还有一些问题仍然没有得到解答,然而在这个过程中,他们创立了不少的新概念、新理论、新方法,这些才是数学中最有价值的东西。
数学概览
数学是研究现实世界中数量关系和空间形式的科学。简单地说,就是研究数和形的科学。
由于生活和劳动上的需求,即使是最原始的民族,也知道简单的计数,并由用手指或实物计数发展到用数字计数。在中国,最迟在商代,即已出现用十进制数字表示大数的方法;至秦汉之际,即已出现完满的十进位制。在 不晚于公元一世纪的《九章算术》中,已载了只有位值制才有可能进行的开平方、开立方的计算法则,并载有分数的各种运算以及解线性联立方程组的方法,还引入了负数概念。
刘徽在他注解的《九章算术》中,还提出过用十进制小数表示无理数平方根的奇零部分,但直至唐宋时期(欧洲则在16世纪斯蒂文以后)十进制小数才获通用。在这本著作中,刘徽又用圆内接正多边形的周长逼近圆周长,成为后世求圆周率 的一般方法。
虽然中国从来没有过无理数或实数的一般概念,但在实质上,那时中国已完成了实数系统的一切运算法则与方法,这不仅在应用上不可缺,也为数学初期教育所不可少。至于继承了巴比伦、埃及、希腊文化的欧洲地区,则偏重于数的性质及这些性质间的逻辑关系的研究。
早在欧几里得的《几何原本》中,即有素数的概念和素数个数无穷及整数惟一分解等论断。古希腊发现了有非分数的数,即现称的无理数。16世纪以来,由于解高次方程又出现了复数。在近代,数的概念更进一步抽象化,并依据数的不同运算规律,对一般的数系统进行了独立的理论探讨,形成数学中的若干不同分支。
开平方和开立方是解最简单的高次方程所必须用到的运算。在《九章算术》中,已出现解某种特殊形式的二次方程。发展至宋元时代,引进了“天元”(即未知数)的明确观念,出现了求高次方程数值解与求多至四个未知数的高次代数联立方程组的解的方法,通称为天元术与四元术。与之相伴出现的多项式的表达、运算法则以及消去方法,已接近于近世的代数学。
在中国以外,九世纪阿拉伯的花拉米子的著作阐述了二次方程的解法,通常被视为代数学的鼻祖,其解法实质上与中国古代依赖于切割术的几何方法具有同一风格。中国古代数学致力于方程的具体求解,而源于古希腊、埃及传统的欧洲数学则不同,一般致力于探究方程解的性质。
16世纪时,韦达以文字代替方程系数,引入了代数的符号演算。对代数方程解的性质进行探讨,是从线性方程组引出的行列式、矩阵、线性空间、线性变换等概念与理论的出现;从代数方程导致复数、对称函数等概念的引入以至伽罗华理论与群论的创立。而近代极为活跃的代数几何,则无非是高次联立代数方程组解所构成的集合的理论研究。
形的研究属于几何学的范畴。古代民族都具有形的简单概念,并往往以图画来表示,而图形之所以成为数学对象是由于工具的制作与测量的要求所促成的。规矩以作圆方,中国古代夏禹泊水时即已有规、矩、准、绳等测量工具。
《墨经》中对一系列的几何概念,有抽象概括,作出了科学的定义。《周髀算经》与刘徽的《海岛算经》给出了用矩观测天地的一般方法与具体公式。在《九章算术》及刘徽注解的《九章算术》中,除勾股定理外,还提出了若干一般原理以解决多种问题。例如求任意多边形面积的出入相补原理;求多面体的体积的阳马鳖需的二比一原理(刘徽原理);5世纪祖(日恒)提出的用以求曲形体积特别是球的体积的“幂势既同则积不容异”的原理;还有以内接正多边形逼近圆周长的极限方法(割圆术)。但自五代(约10世纪)以后,中国在几何学方面的建树不多。
中国几何学以测量和计算面积、体积的量度为中心任务,而古希腊的传统则是重视形的性质与各种性质间的相互关系。欧几里得的《几何原本》,建立了用定义、公理、定理、证明构成的演绎体系,成为近代数学公理化的楷模,影响遍及于整个数学的发展。特别是平行公理的研究,导致了19世纪非欧几何的产生。
欧洲自文艺复兴时期起通过对绘画的透视关系的研究,出现了射影几何。18世纪,蒙日应用分析方法对形进行研究,开微分几何学的先河。高斯的曲面论与黎曼的流形理论开创了脱离周围空间以形作为独立对象的研究方法;19世纪克莱因以群的观点对几何学进行统一处理。此外,如康托尔的点集理论,扩大了形的范围;庞加莱创立了拓扑学,使形的连续性成为几何研究的对象。这些都使几何学面目一新。
在现实世界中,数与形,如影之随形,难以分割。中国的古代数学反映了这一客观实际,数与形从来就是相辅相成,并行发展的。例如勾股测量提出了开平方的要求,而开平方、开立方的方法又奠基于几何图形的.考虑。二次、三次方程的产生,也大都来自几何与实际问题。至宋元时代,由于天元概念与相当于多项式概念的引入,出现了几何代数化。
在天文与地理中的星表与地图的绘制,已用数来表示地点,不过并未发展到坐标几何的地步。在欧洲,十四世纪奥尔斯姆的著作中已有关于经纬度与函数图形表示的萌芽。十七世纪笛卡尔提出了系统的把几何事物用代数表示的方法及其应用。在其启迪之下,经莱布尼茨、牛顿等的工作,发展成了现代形式的坐标制解析几何学,使数与形的统一更臻完美,不仅改变了几何证题过去遵循欧几里得几何的老方法,还引起了导数的产生,成为微积分学产生的根源。这是数学史上的一件大事。
在十七世纪中,由于科学与技术上的要求促使数学家们研究运动与变化,包括量的变化与形的变换(如投影),还产生了函数概念和无穷小分析即现在的微积分,使数学从此进入了一个研究变量的新时代。
十八世纪以来,以解析几何与微积分这两个有力工具的创立为契机,数学以空前的规模迅猛发展,出现了无数分支。由于自然界的客观规律大多是以微分方程的形式表现的,所以微分方程的研究一开始就受到很大的重视。
微分几何基本上与微积分同时诞生,高斯与黎曼的工作又产生了现代的微分几何。19、20世纪之交,庞加莱创立了拓扑学,开辟了对连续现象进行定性与整体研究的途径。对客观世界中随机现象的分析,产生了概率论。第二次世界大战军事上的需要,以及大工业与管理的复杂化产生了运筹学、系统论、控制论、数理统计学等学科。实际问题要求具体的数值解答,产生了计算数学。选择最优途径的要求又产生了各种优化的理论、方法。
力学、物理学同数学的发展始终是互相影响互相促进的,特别是相对论与量子力学推动了微分几何与泛函分析的成长。此外在19世纪还只用到一次方程的化学和几乎与数学无缘的生物学,都已要用到最前沿的一些数学知识。
十九世纪后期,出现了集合论,还进入了一个批判性的时代,由此推动了数理逻辑的形成与发展,也产生了把数学看作是一个整体的各种思潮和数学基础学派。特别是1900年,德国数学家希尔伯特在第二届国际数学家大会上的关于当代数学重要问题的演讲,以及三十年代开拓的,以结构概念统观数学的法国布尔巴基学派的兴起,对二十世纪数学的发展产生了巨大、深远的影响,科学的数学化一语也开始为人们所乐道。
数学的外围向自然科学、工程技术甚至社会科学不断渗透扩大并从中吸取营养,出现了一些边缘数学。数学本身的内部需要也孽生了不少新的理论与分支。同时其核心部分也在不断巩固提高并有时作适当调整以适应外部需要。总之,数学这棵大树茁壮成长,既枝叶繁茂又根深蒂固。
在数学的蓬勃发展过程中,数与形的概念不断扩大且日趋抽象化,以至于不再有任何原始计数与简单图形的踪影。虽然如此,在新的数学分支中仍有着一些对象和运算关系借助于几何术语来表示。如把函数看成是某种空间的一个点之类。这种做法之所以行之有效,归根结底还是因为数学家们已经熟悉了那种简易的数学运算与图形关系,而后者又有着长期深厚的现实基础。而且,即使是最原始的数字如1、2、3、4,以及几何形象如点与直线,也已经是经过人们高度抽象化了的概念。因此如果把数与形作为广义的抽象概念来理解,则前面提到的把数学作为研究数与形的科学这一定义,对于现阶段的近代数学,也是适用的。
由于数学研究对象的数量关系与空间形式都来自现实世界,因而数学尽管在形式上具有高度的抽象性,而实质上总是扎根于现实世界的。生活实践与技术需要始终是数学的真正源泉,反过来,数学对改造世界的实践又起着重要的、关键性的作用。理论上的丰富提高与应用的广泛深入在数学史上始终是相伴相生,相互促进的。
但由于各民族各地区的客观条件不同,数学的具体发展过程是有差异的。大体说来,古代中华民族以竹为筹,以筹运算,自然地导致十进位值制的产生。计算方法的优越有助于对实际问题的具体解决。由此发展起来的数学形成了一个以构造性、计算性、程序化与机械化为其特色,以从问题出发进而解决问题为主要目标的独特体系。而在古希腊则着重思维,追求对宇宙的了解。由此发展成以抽象了的数学概念与性质及其相互间的逻辑依存关系为研究对象的公理化演绎体系。
中国的数学体系在宋元时期达到高峰以后,陷于停顿且几至消失。而在欧洲,经过文艺复兴、宗教革命、资产阶级革命等一系列的变革,导致了工业革命与技术革命。机器的使用,不论中外都由来已久。但在中国,则由于明初被帝王斥为奇技淫巧而受阻抑。
在欧洲,则由于工商业的发展与航海的刺激而得到发展,机器使人们从繁重的体力劳动中解放出来,并引导到理论力学和一般的运动和变化的科学研究。当时的数学家都积极参与了这些变革以及相应数学问题的解决,产生了积极的效果。解析几何与微积分的诞生,成为数学发展的一个转折点。17世纪以来数学的飞跃,大体上可以看成是这些成果的延续与发展。
20世纪出现各种崭新的技术,产生了新的技术革命,特别是计算机的出现,使数学又面临一个新时代。这一时代的特点之一就是部分脑力劳动的逐步机械化。与17世纪以来数学之以围绕连续、极限等概念为主导思想与方法不同,由于计算机研制与应用的需要,离散数学与组和数学开始受到重视。
计算机对数学的作用已不限于数值计算,符号运算的重要性日趋明显(包括机器证明等数学研究)。计算机还广泛应用于科学实验。为了与计算机更好地配合,数学对于构造性、计算性、程序化与机械化的要求也显得颇为突出。代数几何是一门高度抽象化的数学,最近出现的计算性代数几何与构造性代数几何的提法,即其端倪之一。总之,数学正随着新的技术革命而不断发展。
数学分支学科介绍
算术、初等代数、高等代数、数论、欧式几何、非欧几何、解析几何、微分几何、代数几何学、射影几何学、拓扑学、分形几何、微积分学、实变函数论、概率和数理统计、复变函数论、泛函分析、偏微分方程、常微分方程、数理逻辑、模糊数学、运筹学、计算数学、突变理论
背景介绍
发起“国际数学日”项目的是国际数学联盟,这个历史悠久的国际学术组织称,此举是为了庆祝“数学在我们日常生活中的美丽与重要”。
为了庆祝第一个国际数学日,全球100多个国家宣布了1000项活动。
国际数学联盟甚至制作了9种语言版本的“国际数学日”标识,并为这个日子建立了一个官方网站。
评价
国际数学日的首倡者、加拿大蒙特利尔大学教授克里斯蒂安·卢梭表示:“数学是贯穿人类历史的一个研究领域。今天,数学已经发展成为一种非常复杂的工具,以至于大多数人甚至没有注意到它在我们生活中的无所不在。”“在我看来,早就该设立国际数学日了。”
尼日利亚数学家、非洲数学联盟原主席阿德瓦尔·索拉林说,“数学让我们的生活更加舒适,因为万物中皆有数学。”首个国际数学日的主题就是“数学无处不在”。
国际数学联盟称,数学在人类日常生活的几乎每个领域都发挥着基础作用:气候科学、医学成像、搜索引擎、人工智能……就连全球正在进行的传染病控制,也需要数学建模的作用。
中国概况
在中国,几代数学家的一个梦想是把中国建成数学强国。中国政府已经提升了对数学的重视力度。
2018年《国务院关于全面加强基础科学研究的若干意见》指出,与建设世界科技强国的要求相比,中国的基础科学研究存在明显短板,“数学等基础学科仍是最薄弱的环节”,重大原创性成果缺乏,基础研究投入不足、结构不合理,顶尖人才和团队匮乏,评价激励制度亟待完善,企业重视不够,全社会支持基础研究的环境需要进一步优化。国务院提出,“坚持从教育抓起,潜心加强基础科学研究,对数学、物理等重点基础学科给予更多倾斜”。
在2018年1月3日的国务院常务会议上,国务院总理李克强曾指出,“我们之所以缺乏重大原创性科研成果,\'卡脖子\'就卡在基础学科上。”
2019年7月,科技部、教育部、中科院和自然科学基金委共同制定了《关于加强数学科学研究工作方案》,出台的措施包括支持高校和科研院所建设基础数学中心,支持地方政府依托高校、科研院所和企业建设应用数学中心。
与之相关的另一举措是,在国家重点研发计划中设立“数学与交叉科学”重点专项,统筹支持数学及交叉科学研究。
“数学是自然科学的基础,也是重大技术创新发展的基础。”《关于加强数学科学研究工作方案》开宗明义指出:“数学实力往往影响着国家实力,几乎所有的重大发现都与数学的发展与进步相关,数学已成为航空航天、国防安全、生物医药、信息、能源、海洋、人工智能、先进制造等领域不可或缺的重要支撑。
国际数学节是几月几日
3月14日,是国际圆周率日,也是国际数学节。
早在2011年,国际数学协会正式宣布,将每年的3月14日设为国际数学节,来源则是中国古代数学家祖冲之的圆周率。
圆周率日是庆祝圆周率π的特别日子。正式日期是3月14日,由圆周率最常用的近似值3.14而来。通常是在下午1时59分庆祝,以象征圆周率的六位近似值3.14159,有时甚至精确到26秒,以象征圆周率的八位近似值3.1415926;习惯24小时记时的人在凌晨1时59分或者下午3时9分(15时9分)庆祝。
2021314是个神奇的日子历史上的314都有哪些值得纪念的事
3月14日是物理学家阿尔伯特·爱因斯坦、美国球星斯蒂芬·库里、印度影星阿米尔·汗等人的生日,也是思想家卡尔·马克思、物理学家斯蒂芬·威廉·霍金、中国民族音乐家王洛宾等人的忌日。历史上的这一天,还发生过洛阳战役告捷、南沙群岛自卫还击战爆发、电影《辛德勒的名单》获七项奥斯卡奖项等事件。
2021年3月14日恰逢我国民间传统节日“农历二月初二龙抬头节”,并且这一天还是智慧的圆周率日、浪漫的白色情人节。国人更是玩起了谐音梗,给“2021314”赋予上“爱你一生一世”的特殊含义。而历史上,3月14日也发生过不少大事。就比如在这一天,有不少伟人、名人出生了。
比如伟大的科学家、物理学家阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein),他出生于1879年3月14日。比如美国篮球明星斯蒂芬·库里(Stephen Curry),他出生于1988年3月14日。又比如印度著名影星阿米尔·汗(Aamir Khan),他于1965年3月14日出生。
在这一天,还有很多伟人、名人离我们而去。比如伟大的思想家卡尔·马克思(Karl Heinrich Marx),他逝世于1883年3月14日,享年65岁。比如伟大的物理学家斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking),他逝世于2018年3月14日,享年76岁。又比如我国著名的民族音乐家王洛宾先生,他逝世于1996年3月14日,享年83岁。
而在1948年3月14日,洛阳战役告捷了。洛阳战役发生的时间是1948年3月8日至3月14日,参战双方为解放军、国民党军。当时,中国人民解放军为了掩护刘邓野战军主力休整和策应西北野战军作战,遵照中央军委指示,由陈毅、粟裕野战军和陈赓集团军各派两个纵队,乘国民党军裴昌会团从豫西西调、兵力空虚之机,发动洛阳战役。这场战役持续了六天,在3月14日晚,解放军部队发起最后攻击,最终摧毁敌军核心工事,全歼守敌,成功解放了洛阳。
四十年后,也就是1988年3月14日这天,中国人民解放军海军对入侵中国南沙群岛的越南海军进行了自卫作战。这场战斗持续了28分钟,我国海军最终将入侵南沙群岛的越南海军604运输船击沉,并重伤其605运输船和505登陆舰,捍卫了中国的领海主权。
六年后,也就是1994年3月14日,在这一天,由史蒂文·斯皮尔伯格执导,连姆·尼森、本·金斯利、拉尔夫·费因斯等演员主演的电影《辛德勒的名单》成为第66届奥斯卡金像奖的最大赢家,该片成功斩获最佳影片等七个奖项。
3/8+0625=1是怎么算
将圆周率用钢琴弹出来是什么体验
今天
是数学爱好者们
背诵圆周率
畅谈数学
和吃馅饼的日子~
2011年,国际数学协会宣布将每年的3月14日设为国际数学节。2019年11月26日,联合国教科文组织在第四十届大会批准宣布,3月14日为“国际数学日”。这个日子也是“国际圆周率日”。尽管除读音相同以外,π与Pie(派,一种食物)并无联系,人们还是乐于在圆周率日这一天烹制一块派,在上面摆上π的标志。
圆周率是圆的周长与直径的比值,一般用希腊字母π表示,是一个在数学及物理学中普遍存在的常数,也是最著名的无理数。
而将π与其他无理数区别开来的,正是它与圆的关系。π等于圆形之面积与半径平方之比,是精确计算圆周长、圆面积、球体积等几何形状的关键值。在分析学里,π可以严格地定义为满足sin x = 0的最小正实数x。
古往今来,数学家们乐此不疲地追求圆周率的精确数值,使得π成为迄今为止数学史上研究最多的数字。它究竟拥有怎样的魅力?
π是一个随机数生成器,我们永远无法知道它的精确数值。而计算的精确性,一度被作为衡量一个国家数学发展程度的标准。计算万亿位数的圆周率需要一个强大的计算机,因此,计算π值可被视作计算机的“压力测试”。如今,科学家通过超级计算机,已经将圆周率的数值精确到了小数点后62.8万亿位。
数学家们对代数的采用,激发了一种全新的看待世界的方式。计算π的下一个重大飞跃是微积分的发明,从那以后,数学家们开始研究无穷级数。
当我们将数学应用到现实世界,还会发现π在宇宙中无处不在,在我们的生活中无处不在。它实际上已经融入了宇宙、行星轨道、电磁波、河流、极光颜色、DNA结构、吉萨大金字塔……
数学家如何计算圆周率?
历史上的数学家们又是如何计算圆周率的呢?
一个由直线拼成的几何图形,可以由多个三角形以及矩形组成,计算周长、面积都相对方便,甚至可以用尺子丈量。但是对于一个圆而言,图形上的任何一处都是带有弧度的曲线,又该从何下手呢?
早在远古时期,伟大的劳动人民就发现圆的周长与直径之间有着不为人知的秘密。出土文物显示,古巴比伦时期的几何学家已经将圆周率推算到25/8(3.125)。
阿基米德
而最早的有记录的严谨算法可以追溯到公元前250年,古希腊著名数学家、物理学家阿基米德通过正多边形法计算圆周率。他作圆的内接和外切正6边形,然后倍增到正12边形、正24边形、正48边形,正96边形,最后手动得出π的下界与上界分别为223/71与22/7(即3.140845<π<3.142857)。
阿基米德求圆周率的思路是首先构造圆内接多边形和对应的外切多边形。当边数足够大时,两个多边形的周长便趋近于圆周长的下界与上界
在中国,圆周率的记载可追溯到古算书《周髀算经》,其上记载 “径一而周三”,意思是直径为1的圆,它的周长为3,即取π=3。显然,该数值还不够精确。
此后,数学家先后借助割圆术、无穷级数等方法计算π的值。
公元263年,三国时期的数学家刘徽创立了割圆术,用以计算圆周率。他先从圆内接正6边形,逐次分割一直算到圆内接正192边形。他曾说,“割之弥细,所失弥少,割之又割,以至于不可割,则与圆周合体而无所失矣。”这段话包含了求极限的思想,为我国古代的圆周率计算确立了理论基础。
割圆术:用圆内接正多边形的面积去无限逼近圆面积并以此求取圆周率
刘徽在得出圆周率=3.14之后,发现数值还是偏小,于是继续割圆到1536边形,求出3072边形的面积,终于得到令自己满意的π值3.1416。
公元480年左右,南北朝时期的数学家祖冲之不满足于前人的成就,决定攀登新的高峰。他通过割圆术长期刻苦钻研,在儿子祖暅的协助下,反复测算,终于求得了精确度更高的圆周率。《隋书•律历志》中记载了他的成就:
“宋末,南徐州从事史祖冲之更开密法,以圆径一亿为一丈,圆周盈数3丈1尺4寸1分5厘9毫2秒7忽(3.1415927丈),朒数3丈1尺4寸1分5厘9毫2秒6忽(3.1515926丈),正数在盈肭之间。密率:圆径113,圆周355。约率:圆径7,周23。”
祖冲之
从上述文字记载来看,祖冲之对圆周率贡献有三点:
(1)计算出圆周率在3.1415926到3.1415927之间,在世界数学史上第一次把圆周率精确推算到小数点后7位。直到15世纪,阿拉伯数学家阿尔•卡西计算到小数点后16位,才打破祖冲之的纪录。
(2)祖冲之明确地指出了圆周率的上限和下限,用两个高准确度的固定数作界限,精确地说明了圆周率的大小范围,实际上已确定了误差范围,这是前所未有的。
(3)祖冲之提出约率20/7和密率355/113。这一密率值在世界上属首次提出,所以有人主张叫它“祖率”。在欧洲,德国人奥托和荷兰人安托尼兹得到这一结果,已是16世纪。祖冲之是怎样得出这一结果的呢?他应该是从圆内接正6边形、12边形、24边形……一直计算到12288边形和24576边形,依次求出它们的边长和面积。
后来,随着处境和时代的变化,祖冲之的研究兴趣转变到了机械制造方面。其中最突出的成就是重造了指南车、制造了水碓磨。
尤其值得一提的是,祖冲之研究球体积的算法,可惜没有完成,这个未竟的事业被祖暅彻底解决了。他还总结出了一条公理,即:“幂势既同,则积不容异。”意思是说,位于两平行平面之间的两个立体,被任意一个平行于这两平面的平面所截,如果两个截面的面积恒相等,则这两个立体的体积相等。这就是著名的“祖暅公理”。这一公理一直到17世纪才被意大利数学家卡瓦列利发现,比祖暅晚了一千多年。
祖冲之去世距今已有一千五百余年,但他锲而不舍、钻研继承的求知精神,求真求实、理性批判的怀疑精神,开拓变革、超越前人的创新精神,不畏权势、敢于坚持真理的勇气成为后人特别是后世科学家的榜样。
数学家对精确π值的追求
不曾停歇
如同寻根究底的科学精神
没有止境
回顾完圆周率的发展史
让我们向千千万万的数学家们
致以崇高的敬意!
综编:科普中国、科学大院微信公众号
算法与数学之美微信公众号(作者:数学吧主)
《月读》2017年第9期
编辑:李慧、刘大珩 校对:李云凤 审校:张天慧
审签:王立新、李磊
知无涯者
by 葱花
Part 1 神一般的数学天才
“ 于是答案就来到了我的头脑里 ” 。
偶有翻到一本书,看到这张照片的时候,虽然不曾认识,但刹那间,就被一种学霸的气质所折服,深邃的眼神,专注且…..词穷了,恕才疏学浅。
快速看完才知道,一个可以媲美牛顿、欧拉、高斯、庞加莱…..的人(排名不分先后),不,是神,再谷哥、度娘,才发现原本在前段时间给黑洞拍照的时候,自媒体本应该mention的一个科学家(不仅爱因斯坦外和霍金),他,拉马努金,神一般的数学天才。
天才,已经是对一个科学家至高无上的赞美,可是对他的褒奖,似乎已经超出了人类的范畴,上升到了神的境界,因为“娜玛卡女 神在梦中用公式向他启示”,他们,属于神之间的对话。
对数学来说,那也是一个星光璀璨的时代,库尔特·哥德尔、大卫·希尔伯特、亨利·庞加莱、G·H 哈代、图灵。
可是鲜有人了解到他,甚至于不曾听说过这个名字。
Part 2 天才的背后是勤奋还有贫困
平静下来,一点点查阅他的资料。
斯里尼瓦瑟·拉马努金,是 印度 历史上最著名的 数学家(没有之一) ,可以媲美“圣雄甘地”。1887年12月22日,拉马努金出生于印度泰米尔纳德邦埃罗德县的一个婆罗门家庭(落魄贵族多人才,似乎每个国家都差不多)。
他,没受过正规高等数学教育,沉迷 数论 ,尤爱牵涉π、 质数 等数学常数的求和公式,以及 整数分拆 。惯以直觉(或者是跳步)给出公式,不喜证明(令人折服的是,后来往往证明他是对的)。他留下的那些没有证明的公式,引发了后来的大量研究。1997年,《拉马努金期刊》创刊,用以发表有关“受到拉马努金影响的数学领域”的研究论文。
天才的背后,不是勤奋,而更多的是贫穷。
他日夜在石板上计算,用破布来擦掉石板上的字太花时间了,每几分钟就用肘直接擦石板的字。朋友问他既然要作这么多计算为什么不用纸来写。拉马努金说连吃饭都成问题,哪里有钱去买纸来算题呢!后来,马德拉斯港务信托处官员拉奥,一个有钱人(有钱人并不都是为富不仁),也是一个数学爱好者,他很赏识拉马努金的数学才能,认为拉马努金只适合搞数学而不适合做其他工作,因此宁愿每个月给他一些钱,让他挂名不上班,在家专心从事数学研究。做的是查账点现金的工作。在这之前,他的社会身份是“退学的失业者”。
这段场景,大家可以脑补一下,如果想象力实在贫乏,推荐马特·布朗执导的电影《The Man Who Knew Infinity》,译作:一个懂得无穷的人,别逗了,那是我的翻译,唯有“信达雅”,最后译作《知无涯者》,取自“吾生也有涯,而知也无涯”,“无涯”与“∞”可谓绝配(左侧是电影中的拉马努金和哈代,右侧是现实中的哈代凝视,顺便八卦一下,哈代本人风流倜傥,终生未娶,关于哈代和拉马努金的“浪漫故事”,稍后详表)。
哦,顺便安利一下,这部电影的同名传记作品—卡尼盖尔所著《 知无涯者:拉马努金传 》:“拉马努金是印度在过去一千年中所诞生的超级伟大的数学家。他的直觉的跳跃甚至令今天的数学家感到迷惑,在他死后70多年,他的论文中埋藏的秘密依然在不断地被挖掘出来。他发现的定理被应用到他活着的时候很难想象到的领域”,这个领域就包括黑洞领域。
不用琢磨了,即使是现在的地球人,也没几个人能看懂这个公式。
Part 2 金风玉露一相逢
与他共事的经历是我一生中最浪漫的事之一 。
说出这句话的就是提到拉马努金而不得不提到的另一个大数学家哈代。如同样板书中描述,贫困中的拉马努金仍然笔耕不辍,沉迷于数学中(看到这里,脑海中浮现的却是陈景润烧锅炉的画面,有点出戏了),命运也总是垂青于有准备的人,当然没有伯乐的千里马也是枉然。
1913年,一封漂洋过海的信寄给了哈代,信中阐述了关于素数分布的研究并列有120条公式,涉及数学中多个领域,但信的开头却是耐人寻味。
尊敬的先生:
谨自我介绍如下:我是马德拉斯港务信托处的一个职员,年薪仅20英镑,23岁。
哈代曾在他的一本书中讨论函数趋于无穷大有快有慢,有一处引用了素数理论中的一个公式,公式的第二项是误差项,误差项的准确阶数尚未确定。 而拉马努金告诉哈代,这个误差项的准确阶数他已经确定了: 我已经找到了(素数个数的)一个公式,它非常接近真实的值,其误差可以忽略不计。
素数定理最早是由勒让德给出的,高斯又作出了改进,而这个印度小职员,说自己得到了一个更好的结果。
这个钓饵,设的很成功,“吹牛”成功的引起了哈代的注意。看完信件后,哈代确信拉马努金是一位数学 天才 ,于是邀请他到英国,但作为一个婆罗门教的信徒,拉马努金对离开印度感到踌躇和恐惧。哈代再三劝说拉马努金到剑桥,并经多方努力为他安排了奖学金,1914年4月,拉马努金来到英国。哈代花了很多心血教授拉马努金现代欧洲数学知识,他发现拉马努金知识的局限竟然与它的深奥同样令人吃惊。拉马努金对于证明仅有一种模糊不清的概念,对于变量的增量、 柯西 定理根本不熟悉,但是对于数值和组合方面,甚至分数、发散级数及积分、数的分拆、黎曼ξ函数和各种特殊级数却有深度的理解。他有很强的直觉和推理能力,其工作和思维方式多具挑战性。在哈代等人的帮助下,拉马努金进步很快,在素数分布、堆垒数论、广义超几何级数、 椭圆函数 、发散级数等领域取得了很多成果。他在欧洲的5年里发表了21篇论文、17篇注记,其中几篇是与哈代合作的。他和哈代一起对 整数分拆 问题作出了惊人的解决,首创了正整数n的分拆数P(n)的渐近公式,这无疑源自拉马努金那极强的洞察力和哈代对于函数理论的娴熟掌握。
哈代和拉马努金这一段交往也长期被数学界传为佳话。但,哈代和拉马努金可以说是处处相反。
拉马努金身材粗短,胖脸上有点稀疏的麻子;哈代线条优美,面容英俊,虽然他自己觉得自己不漂亮所以不愿意照镜子(看来照镜子的人,都是漂亮的人,连最严谨的数学家都这么认为),前面还提到过,终生未娶。
拉马努金友善合群,连幽默感都朴实无华;哈代的风趣却是为了遮掩自己的真意。 拉马努金生性安静,对运动毫无兴趣;哈代则是个几近病态的板球迷,不仅自己打、看人家打,而且还把板球术语和板球名将写进数学论文和证明的评语,甚至要他妹妹在他死后也告诉他板球消息。拉马努金从母亲那里吸收了传统的习俗,从小就到庙里祈祷和做礼拜;哈代则不单是个无神论者,而且是个激进的无神论者,评论上帝,诋毁上帝,认为上帝并不存在。 不过,哈代是个诚实而且绝不侵占他人成就的人。
拉马努金是婆罗门,婆罗门在讲究种姓的印度是最高的一层;哈代出身英国最好的公立学校,但是他们家族没有出过贵族。哈代的成就甚至使局限于高层的机遇逐渐向下层渗透。
拉马努金对自己的数学才能绝对自信,可是在人际关系上又过分妥协;哈代热忱乖戾,尖锐猛烈,他的妙语连珠有感染力得不得了,兼具对别人的挑战和对自己的笃定。哈代特有的开朗,使他竟然愿意把自己的声誉赌在一个素未谋面的陌生人身上,换来的是与拉马努金共处的一段被他称为“生平一大乐事”的日子。
他们俩的一生都因此改变。谁能想得到,相隔八千公里的他们两个,是天造地设的一对。
某种意义上来说,哈代在数学上最大的成就,是帮助拉马努金在数学上快速成长而又不钳制其创造性。对拉马努金的缺点嗤之以鼻然后出于职业习惯硬性加以纠正,这是很容易做的事;但是哈代知道,拉马努金的数学洞察力,比之哪怕是最了不起的技巧运用,要珍贵的多。
Part 3 π先生,也是整数的朋友
拉马努金没有受过正规的数学训练,准确的说,他高中毕业证没拿到,考试也不及格,果然是人才啊,也就是这哥哥发明(注意是发明)了这些稀奇古怪的π公式,我女儿亲切的称之为“π先生”,一种莫名的美感也跃然纸上,不,用壮观来形容似乎更为妥当,对看客而言,就只有orz了……
拉马努金对代数公式的洞察力,无穷级数变换能力,实在是令人惊羡。在这方面,历史上恐绝无与之相提并论,哪怕是旗鼓相当都不可以,如果真要类比天才成色的话,首推欧拉。这种数学形式的直觉,着实令人啧啧称奇,也使得他,在这个领域,可谓前无古人、后无来者。如果在最强大脑中设定类似的游戏,估计他可以让所谓的脑王好几个赛道,甩王*木好几个行星轨道都不成问题。
“ 不, ” 他说, “ 这是个很有趣的数,它是最小能用两种不同方法表示成两个(正)立方数的数。
另一个被大家津津乐道的是“的士数”,与哈代有关。哈代有次乘一辆编号 1729 的的士去看拉马努金,并记下这个看来没趣的数,希望它不是什么不祥之兆。而哈代回答他的就是前面那句看似轻描淡写,但后来成为既让让数学家着迷而又蛋疼的一个数论命题,迄今为止的士数只发现了6个,最大的一个的士数由计算机于2008年5月发现:241,5331,9581,2543,1206,5344(请将这个数大写,是2020年宁波小升初真题,各位读者可以试试)。
“我绝对相信任何一个正整数都是拉马努金的好朋友。”
Part 4 彗星陨落,是天灾还是人祸?
拉马努金英年早逝,有点慧极必伤的味道,但实际上拉马努金的身体一直不是太好。一方面,他是虔诚的婆罗门教徒,只吃素食,在英国他是自己煮东西吃,而他沉迷研究不能自拔,经常忘记吃饭,这使得他的身体越来越虚弱;另一方面,在英国他的内心也很受折磨,他发现自己在印度独立发现的东西可能在欧洲早就被世人知晓,他在英国的所有成就也不能弥补过去岁月中失去的一切,而生病也在不停地浪费他宝贵的研究时间。
1917年,他因劳累过度病倒,他被诊断为肺结核以及严重维生素不足,但1994年由杨格进行的对拉马努金的医疗纪录和症状的分析结论为更可能他有肝变形虫病,一种感染肝脏的寄生虫。拉马努金在金奈(南印度东岸的一座城市,它坐落于孟加拉湾的岸边,是泰米尔纳德邦的首府,印度第四大都市,)待了很长时间这一事实进一步证实这一点,那是这种疾病广泛传播的沿海城市。
医生建议他回去故乡,这对病情有好处。当年,一个沉溺于数学的他只身来到伦敦,支撑他的,首先是对数学的爱好;其次是,哈代的盛情和后期的支持;再者是,和新婚妻子的美好愿景;当然,还有娜玛卡女神的眷顾。而所有的这些,随着战争的到来,都在慢慢消逝。不仅是身体,心理也因此都出现了极大问题,一种强烈的失落感和孤独感折磨着他。
严格的素食主义,使得他从未享受过“剑桥三一学院高桌子”上的烛光闪烁,而英国人的矜持,还有对印度人的冷漠,在这样一个沉默而隔膜的剑桥里显得愈加突兀,更不要说战争使得英国更灰暗凄凉。他曾经纵身跳进伦敦地铁轨道中,幸好列车驾驶员发现了他,及时刹住了车,他才得以幸存。
1919年3月,他终于回到印度,但回家之后的生活并不愉快,且病情日渐加重。1920年4月26日,他病逝于马德拉斯,年仅32岁。
《知无涯者》很敏锐的捕捉到了一些场景,让我不禁反思,天才的陨落,难道只是因为他生在了那个年代、得了所谓的不治之症吗?
“我回去以后(指回到印度),谁也不会让我参加葬礼了”,毕竟东方是东方,西方是西方,两者终难相遇。就连最亲密的哈代,也难掩骨子里的那种冷漠(与哈代同为英国人的图灵,就曾经抱怨哈代缺少表面上的友情)。
拉马努金的妈妈将其离开印度到英国的这种怒气发泄在自己的儿媳身上(离开印度到英国被认为是不合理法的),因她相信自己丈夫的才华,虽然她根本不识字、她支持他离开去海的对面寻找他的梦想,发挥他的能力。母亲不给她好脸色,最可恨的是藏起儿媳写给儿子的信。这些被藏起的信,不仅让儿媳对她的儿子失望(碰到了陈世美),也让他的儿子失去了在孤独中的唯一一丝慰藉。假如,没有藏起这些信,她儿子将会在精神上得到慰藉,对他的身体健康必然会有好处;假如,没有藏起这些信件,她的儿媳也许真的能够去了英国,陪伴左右,照顾起居,情况或许会好很多。
当然,历史不会被改变。比起天妒英才,这其中的人为因素不能被忽略。
Part 5 知无涯者
2016年4月,著名投资人尤里·米尔纳在自己家中举行了一场小规模的晚宴,到场嘉宾包括Google CEO皮查伊、Google创始人布林、Facebook创始人兼CEO扎克伯格及其他数十位硅谷领袖。晚宴上,米尔纳放映了马修·布朗最新拍摄的传记体电影—《知无涯者》。影片讲述了印度传奇数学家拉马努金的一生。据报道,宴会结束后,扎克伯格等人是红着眼眶走出来的。他们当即宣布将联手成立一项新基金,以致敬及纪念拉马努金。
《知无涯者》,豆瓣评分 7.5 分;《 The Man Who Knew Infinity》, Score : 7.2 。
10岁,凭着自己的力量算出了地球赤道的长度;我们学的是加减乘除……
12岁时独立推导出:eix=Cosx+iSinx。不过他读到后面发现人家已经发现了这公式,就啥也没说。关于这个公式…..我们开始学正数、负数了……
15岁,拉马努金遇见了《纯粹和应用数学基本结果概要》这本书,书里有5000多个复杂的数学公式,没有证明过程,而他发现自己很多公式只要扫一眼就能浮现出证明过程。呃,扫一眼……我们开始学三角函数了。
20岁,他做梦改变了世界,我们真的在做梦……
拉马努金,生于 1887 年 12 月 22 日,这一天被定为国际数学日。
拉马努金,逝于 1920 年 4 月 26 日,被誉为“印度之子”。
最后,强烈推荐《知无涯者》,因为这是一篇影评。
以上就是小编对于国际数学日是哪一天 什么是国际数学日问题和相关问题的解答了,希望对你有用
国际数学日是哪一天