提起数学,有相当大比例的人头皮都开始发紧了吧。

去年,中央电视台推出一部纪录片,名为《被数学选中的人》,从数学与人的关系出发,介绍数学作为最基础学科对于人类文明进程的意义。通过现实生活中数学的体现,如计时、建筑、音乐、天气预报等,介绍数学的应用。

同时,通过对数学家的访谈,了解这些“被数学选中的人”是如何看待数学、看待科学演进的。从这部纪录片中,我们可以真实看到被数学选中的人是什么样子?怎么理解数学在生活中的应用?

纪录片被数学选中的人观后感(纪录片100分钟时间)(1)

《被数学选中的人》

导演:李金炜 / 李争

首播:2021-10-26

集数:4

单集片长:24分钟

纪录片被数学选中的人观后感(纪录片100分钟时间)(2)

你是被数学选中的人,还是被数学抛弃的人?你的孩子呢?对数学存在哪些认知?

纪录片中,那些“被数学选中的人”形容他们心中的数学时,用到了简单、纯粹、浪漫、很野、公式很美这样的形容词,甚至还有人用苏轼“横看成岭侧成峰,远近高低各不同”来形容他看到的数学面相,观众只能在弹幕上用一串串问号表示自己的震惊。

说起数学,似乎无法说清楚它真正的起源是什么。两河流域的美索不达米亚文明留下的一些黏土泥板,上面记载着各种精密的运算表,包括倒数表、平方表、立方表甚至更高次幂表。

纪录片被数学选中的人观后感(纪录片100分钟时间)(3)

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3600年前的莎草纸卷“莱因德古本”和“莫斯科古本”记录了80多个数学问题和解答,很多问题都是和分面包有关的。这大概是因为古埃及没有货币,那时候物品是靠用面包和啤酒来交换的。其中有一个问题是:如何让10个人平分9片面包?

莎草纸给出的答案是:9/10=2/3 1/5 1/30。具体的操作方法是:

1)将其中的5片面包一分为二,分为10块,10个人每人拿1块;

2)剩下的4片面包,每片平均分成3块,一共12块,10个人每人拿一块。

3)剩下的2小块,每小块再平均分成5块,这样又是10块,每人拿1块。

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公元前1000年前,商高与周公对答时说:“勾广三、股修四、径隅五”。我们都知道,这是勾股定理。其实,各个远古文明都发现了这一定理。这也许是古代的人们在丈量土地和建造房屋时,总是要计算直角三角形的周长,从而在漫长的劳作过程中而发现和认证的结果。

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在数学界,有一些被称为天赋异禀的人,他们的名字往往就印在教科书上。

欧拉不满10岁自学《代数学》,13岁考入了巴塞尔大学。他不但在数学上作出伟大贡献,而且把数学用到了几乎整个物理领域。他写了大量的力学、分析学、几何学、变分法的课本。

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法国数学家伽罗瓦因一场恋情陷入决斗,对方是一名神枪手,他自知必死,在决斗前夜疯狂地把所有的数学成就全部写下来,并在空白处写上“我没时间了”。第二天,他在决斗中中枪而死,年仅21岁。

费马是一位律师,业余时间喜欢数学研究,他推导出的很多定理都被证明是正确的,但他有一个习惯——逃避推导过程。他的手稿中经常出现这样的话:“我可以证明这个结论,但我现在必须去喂猫了”或者“我要去洗头了”。

纪录片被数学选中的人观后感(纪录片100分钟时间)(10)

1637年,费马在阅读古希腊数学家丢番图的名作《算术》时,在书页空白处写下了这样一定律:“X的n次方 Y的n次方=Z的n次方,当n大于2时没有正整数解。”他还写道:“我确信已经发现了一种美妙的证法,可惜这里空白的地方太小,写不下。”这句不知真假的话,在此后的300多年里,困扰着一代又一代的数学家。

20世纪初,德国实业家兼数学爱好者保罗·沃尔夫斯凯尔因为失恋而决定自杀。他确定了一个自杀的时间,然后以在图书馆里读数学书的方式等待死亡。他看到了库默尔解释费马大定理无法证明的论文,突然灵光一现,发现库默尔的论证中也有一个关键漏洞,这意味着费马大定理不一定是不可证明的。兴奋异常的他开始埋头研究,这一下就错过了自杀的时间。为了对费马大定理这位“救命恩人”表示感谢,沃尔夫斯凯尔设立了一笔10万马克的巨奖,用以奖励证明定理的那个人。

1995年,英国数学家怀尔斯最终证明了费马大定理成立。这个困扰了人类最聪明大脑长达360年的问题终于被解决了。

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有人说:上学时最痛苦的就是数学,其实在生活中并没有用嘛。“数学有没有用?”这个问题,恐怕那些“被数学选中的人”也没办法给出确切的答案。

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但可以肯定的是,数学是打开各门学科的钥匙。我国古代把从事数学和天文研究的人称为“筹人”(弹幕里观众称之为“愁人”“仇人”),由此可见,那时候神秘数字、未知星空和浩瀚宇宙视为同一类研究。

扬州琴筝协会会长熊立群介绍,每张古琴琴身之上,有13个徽位,用来确定每一个音的音高。而这13个徽位,都是根据数学的精准计算而来的,就是在有效弦长的1/2处,用来确定7徽的位置,其他的徽位,都是以7徽为中心,向两边延展。古琴自古有之,当时人在制作古琴时,一定没有接触到数学。但是那时候的古人,就懂得运用数学知识在古琴制作之中,可见人类的文明,一直都是共存发展的。

摄影作品、建筑作品、蒙娜丽莎的微笑等等艺术品,看起来令人心情愉悦,也许是它的构图方法符合黄金分割比例。就连女性穿多高的高跟鞋都有一个黄金分割比例公式来确定:全身身高与下半身(肚脐到脚底)的高度具有1.618的比例。

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很多数学问题表面上看来可能是没用,比如费马大定理。但很多这样关起门来做的纯粹数学研究,后来被发现非常有用。所有人都感到困惑,却不能解释这是为什么。因为数学家做这个时,并不是考虑这个东西有什么用才去做,而是单纯地觉得这个东西很神奇。那些因费马大定理而诞生的划时代的研究,深远影响了现代数学,而这些数学知识又成为其它学科改变我们世界的核心推动力。

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“数学很难。”

“难只是数学的一个特点,也可以说是它的一个性质。”

“不在难易,就看你喜不喜欢。喜欢做的事越难越有趣。”

……

数学,有困难有挑战,才令这些“被数学选中的人”如痴如狂。

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数学难在哪里?它处理的对象是非常抽象的数量关系。数学抽象有个特征是多级抽象,就是在已有抽象的基础上,进一步抽象。这种距离现实生活越来越远,也就越来越难。“在数学世界,没有最抽象,只有更抽象。”数学家们用前人创造的理论,不断探索者真实世界存在的意义。

对普通人而言,犹如天书一般的数字,令人望而生畏。在数学家眼中,数学是美好的东西,需要去研究,更需要好老师的引导。

纪录片被数学选中的人观后感(纪录片100分钟时间)(18)

纪录片被数学选中的人观后感(纪录片100分钟时间)(19)

从教39年的扬州高等职业技术学校数学教师朱中海,用版画将数学生动展示出来,融合艺术、文化、诗歌、生活等多个方面。“在小学,数学老师上课举的例子大多与生活有关,但到了初中高中,由于升学压力,数学变得只是解题,接触的都是数字、符号、推理和论证。如果能将数学背后的历史文化讲出来,学生怎么不会对数学感兴趣呢?”

北京市海淀区教师进修学校高级教师张鹤表示:“作为老师,不要急于给学生提炼所谓的套路、所谓的方法,训练学生熟练应用。而更应该舍得用足够的时间,让学生去自己思考问题。允许学生犯错误,因为数学的发展本身就是在不断地纠正错误的。”

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