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六、数学:追求真和美的学问

什么是美,什么是丑?这些是艺术家、哲学家和设计师喜欢辩论的问题,但是对数学家来说,几乎没有争论的兴趣。他们通过简便和清晰的特性,一眼就能辨识出美的数学理念。

当有人两眼放光地跟你讲一件事情时,那一定是对他很特别的东西——一件很棒的礼物,一个巨大的惊喜,或一种非凡的体验。20年前,我作为一个物理系学生上大课时,看到了教授眼中的光芒,这位数学家正兴奋地讲述“刺猬定理”的证明过程。

刺猬定理不难理解:当一只刺猬蜷缩成一个球时,在它竖着的所有刺当中,至少有一处秃着的地方。在这个地方,紧密排列的刺指向不同的方向,就正像我们头上的发旋一样。因此,在英语中,刺猬定理也被称为“毛球定理”。将这个定理翻译成白话就是:无论你如何梳理毛发,在一个沾满毛发的圆球上总是至少有一个旋儿。

我的数学教授用了90分钟和几块写满的黑板来证明刺猬定理。这绝不是一个简单的证明,但尽管如此,他还是很高兴地为我们学生指明道路,因为这毕竟也是对一个定理相当漂亮的证明。

那么在数学领域,究竟什么是漂亮?我喜欢把这门学科与足球做比较。球员们都必须掌握某些基本技术,并了解比赛规则。谁要是想把球踢进球门,就不应该仅仅掌握一种射门技术。球员们常用的是正脚背射门或脚内侧射门,但在某些情况下,技术上更具挑战性的倒勾射门也不错。

数学也是一样的。乘法表属于基础知识,质数和三角形也是基础知识。知道二项式公式和勾股定理的人会有更大的可能性解答出问题。当然,在某些情况下还需要会求微分和积分,就像倒勾射门似的更具挑战性。

可能现在你已经明白了,草坪上漂亮的传球动作和优美的数学都是如何出现的。通过将已知和熟悉的知识储备中的各种技术,创造性地重新结合起来——最好以出人意料的方式。在足球方面,以这种方式组建的球队可以快速突破经验丰富的防守;在数学方面,也许会想出一道至今无法解答的问题的绝妙解法。甚至有时候,足球运动员和数学家都会发现一个以前没有人知道的新技巧。 CAo4lOAKewbmHUY0tETSmqi9xBgy8TG0bYAVogo/I9mM6uvuXsbK0auMGrZvgTtQ

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