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数学是世界之美的原型——开普勒

 花间挹香 2016-10-08

数学是世界之美的原型——开普勒 (文/大虾数学)

法国诗人诺瓦利也曾高唱:“纯数学是一门科学,同时也是一门艺术”,“既是科学家同时又是艺术家的数学工作者,是大地上唯一的幸运儿”。

数学是世界之美的原型——开普勒

古往今来,许多数学家、哲学家都把“美”作为决定选题、选题标准和成功标准的一种评价尺度,甚至把“美的考虑”放在高于一切的位置。著名数学家冯.诺伊曼就曾写道:“我认为数学家无论是选择题材还是判断成功的标准,主要都是美学的”。庞加莱则更明确地说:“数学家们非常重视他们的方法和理论是否优美,这并非华而不实的作风,那么到底是什么使我们感到一个解答、一个证明优美呢?那就是各个部分之间的和谐、对称,恰到好处的平衡。一句话,那就是井然有序、统一协调,从而使我们对整体以及细节都能有清楚的认识和理解,这正是产生伟大成果的地方。

数学是世界之美的原型——开普勒

数学家L·斯思也曾指出:“在数学定理的评价中,审美的标准既重于逻辑的标准,也重于实用的标准;美观与高雅对数学概念的评价来说,比是否严格正确、是否可能应用都重要得多。”显然,这种“美学至上”的观点是片面的。因为,数学的“审美标准”与“实践的标准”事实上是互相联系的,而且美学的考虑之所以有意义,主要也就因为它能预示相应的研究是否会“富有成果”。数学是世界之美的原型——开普勒

审美追求作为数学发展的重要原动力,其中一个主要内容就是创造性的需要,它起着一种激活作用。冯.诺伊曼说:“数学家成功与否和他的努力是否值得的主观标准,是非常自足的、美学的、不受(或近乎不受)经验的影响。”因此,冯.诺伊曼断言:“数学思想一旦…被构思出来,这门科学就开始经历它本身所特有的生命,把它比作创造性的、受几乎一切审美因素支配的学科,就比把它比作别的事物特别是经验科学要更好一些”。可见,审美作为一种支配因素,对数学科学的发展是多么重要。

数学是世界之美的原型——开普勒

数学美的主要内容一般反映在对称美、简洁美、奇异美等方面。奇异美是建立在求异思维的基础上的。比如,有理数稍一扩展,新数就被称为“无理”的;实数再一扩展,新数就被叫做“虚”的。实数之后出现“超实数”,复数之后出现“超复数”,有穷数之后又有“超穷数”……

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和谐是数学美的最高境界。实际上,和谐就是一个度,是一种中庸的最佳状态。比例是关于模数与整体在测量上的协调,比例给人一种和谐,莫过于黄金分割法。数学所讨论的宇宙,远比现实的所谓宇宙宏伟雄大,通常所说的宇宙只是三维空间,而数学则建立起了仅把3维空间作为一部分的4维空间、5维空间、……、n维空间。数学是一座远远地超越了我们想象的华丽宫殿,站在这个无比庄严、宏伟的宫殿前的数学家们,以崇敬赞叹的目光远眺着它的壮观、它的美妙,那些能够感受到这种数学美、宇宙美的人,是可以被称之为爱因斯坦所谓的“有宇宙宗教性的人”。数学是世界之美的原型——开普勒如果我们的数学教学使学生感到数学的这些美,以致于对数学有很大的兴趣,无疑,这种教学将是极大的成功,它本身也是一种极高的艺术。我们太需要这种艺术了。数学是冷而严肃的,这是一方面,另一方面,数学中有艺术,有美,数学的创造过程中有数学家的情感。冷漠、严肃主要是相对于数学的真理性而言的,但是数学真理之中也凝结着数学家的情感,那情感却是热烈的、激动的。

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