獻給數學愛好者的禮物
【內容簡介】
數學家的眼光和普通人的眼光不同:在常人看來十分繁難的問題,數學家可能覺得很簡單;常人覺得相當簡單的問題,數學家可能認為非常復雜。張景中院士從中學生熟悉的問題入手,通俗生動地介紹了數學家是如何從這些簡單的問題中,發現并得出不同凡響的結論的?!稊祵W家的眼光》講的不是解某一類數學題的技巧,它告訴讀者的是思考數學問題的思路和方法,重在幫助讀者全面提高解決數學問題的能力?!稊祵W家的眼光》被中外專家譽為是一部具有世界先進水平的科普佳作。
【精彩試讀】
好多年以前,我像你們這樣大的時候,曾經和小螞蟻開過這樣的玩笑:用樟腦球在地上畫個圈,圈住一只螞蟻??蓱z的小螞蟻,爬來爬去,再也不敢爬出這個圈子了。
這個圈,是三角形的也好,正方形的也好,不規則的鴨蛋形也好,對小螞蟻來說都是一樣的——反正爬不出去。
在我們看來很不相同的三角形與圓,此時此刻,對于螞蟻卻沒有什么區別了。螞蟻感興趣的是:這個圈有沒有一個缺口?
有一門數學,叫“拓撲學”。數學家在研究拓撲學的問題的時候,倒和小螞蟻有點同感。這時,他們也覺得,三角形的圈、圓形的圈、矩形的圈,沒有什么分別,反正是個圈。
是不是拓撲學家的眼光就和螞蟻的眼光完全一樣呢?也不盡然。如果圈子很大,能圈進半個地球,或圈子極小,小得放不進一粒細沙,螞蟻就無所畏懼了。這就是說,圈子的大小,在螞蟻看來是不同的;但對于拓撲學家,圈子的大小是真正無所謂的,小得像原子,大得像太陽系,都一樣,反正是個圈子。
在彈性很好的橡膠膜上畫個圖形,你把橡膠膜壓縮、扯大或揉成一團的時候,圖形會變得稀奇古怪。三角形也許會變成六邊形,圓圈也許會變成一只小鴨。但只要不把橡膠膜扯破,不把某兩部分粘合在一起,在拓撲學家看來,這個圖形就等于沒有變。
從拓撲學的觀點來看,皮球和橡膠做的空心洋娃娃沒有什么分別,但皮球和汽車輪胎卻完全不同。的確,螞蟻放在皮球里爬不出來,放在輪胎里也爬不出來,但拓撲學家卻有更巧妙的手段來查清皮球與汽車輪胎之間的不同。如果輪胎里有兩只螞蟻,可以用一塊圓環形隔板把它們隔開,在皮球里,圓環形的隔板是不可能把兩只螞蟻隔開的!
拓撲學家把我們眼里很多不同的圖形看成是相同的,然后把他們眼里相同的圖形歸為一類。分類的結果,平面上的封閉曲線,如果不帶端點,不帶分岔點,就只有一種:圈。
空間的封閉曲面,如果不帶邊緣(圓筒、碗都有邊緣,球、輪胎都沒有邊緣),不帶分岔點,最簡單的是球面。
球面上挖兩個洞,鑲嵌上一截管子(叫環柄),在拓撲學家眼里,便和輪胎沒有分別了。再挖兩個洞,又可以加一個環柄。一個球上可以鑲上任意多個環柄。這樣,現實空間里所有不帶邊的面、不帶分岔點的曲面,便都在其中了。
似乎在拓撲學家眼里,世界要簡單一些。但拓撲學的問題卻并不簡單,有不少難題尚待解決?,F代數學的許多分支,都要用到拓撲學的基本概念與成果。
數學家的眼光和普通人的眼光不同:在常人看來十分繁難的問題,數學家可能覺得很簡單;常人覺得相當簡單的問題,數學家可能認為非常復雜。張景中院士從中學生熟悉的問題入手,通俗生動地介紹了數學家是如何從這些簡單的問題中,發現并得出不同凡響的結論的?!稊祵W家的眼光》講的不是解某一類數學題的技巧,它告訴讀者的是思考數學問題的思路和方法,重在幫助讀者全面提高解決數學問題的能力?!稊祵W家的眼光》被中外專家譽為是一部具有世界先進水平的科普佳作。
【精彩試讀】
好多年以前,我像你們這樣大的時候,曾經和小螞蟻開過這樣的玩笑:用樟腦球在地上畫個圈,圈住一只螞蟻??蓱z的小螞蟻,爬來爬去,再也不敢爬出這個圈子了。
這個圈,是三角形的也好,正方形的也好,不規則的鴨蛋形也好,對小螞蟻來說都是一樣的——反正爬不出去。
在我們看來很不相同的三角形與圓,此時此刻,對于螞蟻卻沒有什么區別了。螞蟻感興趣的是:這個圈有沒有一個缺口?
有一門數學,叫“拓撲學”。數學家在研究拓撲學的問題的時候,倒和小螞蟻有點同感。這時,他們也覺得,三角形的圈、圓形的圈、矩形的圈,沒有什么分別,反正是個圈。
是不是拓撲學家的眼光就和螞蟻的眼光完全一樣呢?也不盡然。如果圈子很大,能圈進半個地球,或圈子極小,小得放不進一粒細沙,螞蟻就無所畏懼了。這就是說,圈子的大小,在螞蟻看來是不同的;但對于拓撲學家,圈子的大小是真正無所謂的,小得像原子,大得像太陽系,都一樣,反正是個圈子。
在彈性很好的橡膠膜上畫個圖形,你把橡膠膜壓縮、扯大或揉成一團的時候,圖形會變得稀奇古怪。三角形也許會變成六邊形,圓圈也許會變成一只小鴨。但只要不把橡膠膜扯破,不把某兩部分粘合在一起,在拓撲學家看來,這個圖形就等于沒有變。
從拓撲學的觀點來看,皮球和橡膠做的空心洋娃娃沒有什么分別,但皮球和汽車輪胎卻完全不同。的確,螞蟻放在皮球里爬不出來,放在輪胎里也爬不出來,但拓撲學家卻有更巧妙的手段來查清皮球與汽車輪胎之間的不同。如果輪胎里有兩只螞蟻,可以用一塊圓環形隔板把它們隔開,在皮球里,圓環形的隔板是不可能把兩只螞蟻隔開的!
拓撲學家把我們眼里很多不同的圖形看成是相同的,然后把他們眼里相同的圖形歸為一類。分類的結果,平面上的封閉曲線,如果不帶端點,不帶分岔點,就只有一種:圈。
空間的封閉曲面,如果不帶邊緣(圓筒、碗都有邊緣,球、輪胎都沒有邊緣),不帶分岔點,最簡單的是球面。
球面上挖兩個洞,鑲嵌上一截管子(叫環柄),在拓撲學家眼里,便和輪胎沒有分別了。再挖兩個洞,又可以加一個環柄。一個球上可以鑲上任意多個環柄。這樣,現實空間里所有不帶邊的面、不帶分岔點的曲面,便都在其中了。
似乎在拓撲學家眼里,世界要簡單一些。但拓撲學的問題卻并不簡單,有不少難題尚待解決?,F代數學的許多分支,都要用到拓撲學的基本概念與成果。