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数学就像踢足球

我们都知道,练得越多,好处越多。职业人员会比业余足球运动员、业余数学爱好者掌握更多的专业技术,他在踢球或论证时就会更有把握。但我们不是非要跟巴萨俱乐部签了合同才能享受足球的乐趣。哪怕是在丙级联赛,球员们也会因一个进球或一记精妙传球而激动不已。同样的道理,人人都能享受数学的乐趣。

然而,当一谈到对美的判断时,足球和数学就没有什么共同点了。球迷们对谁踢球踢得最漂亮,很少会达成一致。当然,多数人都会说:当然是我支持的球队。但即使是内心没有支持某支球队的业内专家,对于一场漂亮比赛的看法也各有不同。第一个专家喜欢快速、直接的比赛。第二个专家喜欢彩虹式过人技巧和巴西花式足球。第三个专家偏爱无穷无尽的传球,在过去几十年里,西班牙队用这种传球快把对手逼疯了。

美是什么?这个问题,不仅足球迷们在争论,哲学家、艺术家、艺术科学家和心理学家也在争论,都争了好几千年了。但在数学领域,问题却有所不同。当一个数学家说“这是一则特别漂亮的证明”时,几乎不会有同行反驳。这不是很奇怪吗?

很明显,数学家们对什么是美,有着共识。然而,我们要寻求美的明确标准是徒劳的。有些人喜爱极其简单,有些人则追求清晰明了或短小精悍。对柏林的数学家马丁·艾格纳(Martin Aigner)来说,美就是由透明性、一致性和简便性组成的三重和弦,是它们使数学证明变得漂亮。跟外行相比,艾格纳对透明、简便的证明的概念肯定会略有不同,但总的来说,你基本无法反驳他。

证明就是展示某一陈述的正确性。冗长而复杂的证明并不少见。我想通过一个简单的比喻来说明,我心目中一个漂亮优雅的证明是什么样的。请想象一下,你站在一座山上,你要把你旁边的一块巨石滚下山去。问题是:你的力量根本不足以搬动这块巨石。不管你如何推动和摇晃,这块巨石几乎没有移动过一毫米。

你沮丧地围绕着这块巨石走来走去,突然在它背面看到,有一块小石头被卡在它下面,就是这东西使得巨石无法滚动。而这块小石头就是解决问题的关键!你不再试图用自身的力量把巨石滚动起来,而是将巨石摇动一点点,同时快速地抽出小石头。之后,巨石自己就滚动起来。你不要让巨大的岩石滚过一个小的障碍物,而是要直接把小的障碍物拿走。这个方法很聪明,因为它节省了很多力气。对于我来说,一个漂亮的证明就是同理。看似困难或无法解决的问题,突然就变得容易了。

英国数论学家戈弗雷·哈罗德·哈代(Godfrey Harold Hardy,1877—1947)甚至宣称,数学普遍都是美的。在他看来,不美的事物根本不能持久:“世上没有一个永久的地方容纳丑陋的数学。”

那么哈代所说的“丑陋的数学”,到底是什么意思?我认为,我们所有人的定义都一样:关联不清楚、论证缺失条理和阐释冗繁的数学。 8a73wmlB2PetNcYr3CnU1bxyvXB3AwdSB00J4+RKKWWV/GY9XJJYH0jeoWJaHvJq

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