《好玩的数学》(张景中)总序
恒楚-
2002
年
8
月在北京举行国际数学家大会
(ICM20
02)
期间,
91
岁高龄的数学大师陈
省身
先生为少年儿童题词,写下了“数学好玩”
4
个大字。
数学真的好玩吗?不同的人可能有不同的看法。
有人会说,
陈省身先生认为数学好玩,
因为他是数学大师,
他懂数学的奥
妙。
对于我们
凡夫俗子来说,数学枯燥,数学难懂,数学一点也
不好玩。
其实,
陈省身从十几岁就觉得数学好玩。
正因为觉得数学好玩
,
才兴致勃勃地玩个不停,
才玩成了数学大师。并不是成了大师
才说好玩。
所以,小孩子也可能觉得数学好玩。
当然,
中学生或小学生能够体会到的
数学好玩,
和数学家所感受到的数学好玩,
是有所
不同的。
好比象棋,
刚入门的棋手觉得有趣,
国手大师也觉得有趣,
但对于具体一步棋的奥
妙和其中的趣味,理解的程度却大不相同。
世界上好玩的事物,很多要有了感受体验才能食髓知味。有酒
仙之称的诗人李白写道:
“但得此中味,勿为醒者传”
,不喝酒
的人是很难理解酒中乐趣的。
<
/p>
但数学与酒不同。
数学无所不在。
每个人
或多或少地要用到数学,
要接触数学,
或多或
< br>少地能理解一些数学。
<
/p>
早在
2000
多年前,人们就认识到数的
重要。中国古代哲学家老子在《道德经》中说:
“道生一,一生二,二生三,三生万物。
”古希腊毕达哥拉斯学派的思想家菲洛劳斯说得就
更加确定有力
:
“庞大、
万能和完美无缺是数字的力量所在,
它是人类生活的开始和主宰者,
是一切事物的参与者。没有数字,一切都是混乱
和黑暗的。
”
既然数是一切事物的参与者,数学当然就无所不在了。
在很多有趣的活动中,数学是幕后
的策划者,是游戏规则的制定者。
玩七巧板,玩九连环,玩华容道,不少人玩起来乐而不倦。玩的人不一定知道,所玩的<
/p>
其实是数学。
这套丛书里,
吴鹤龄先生新
编著的
《七巧板、
九连环和华容道
——
中国古典智
力游戏三绝》
一书,
讲了这些智力游戏中蕴含的数学问题和数学道理,
说古论今,
引人入胜。
丛书编者应读者要求,
还收入了吴先
生的另一本备受大家欢迎的
《幻方及其他
——
< br>娱乐数学
经典名题》
,该书题材广泛、内容有趣,能使人
在游戏中启迪思想、开阔视野,锻炼思维能
力。
丛书的其他各册
,
内容也时有涉及数学游戏。
游戏就是玩。
把数学游戏作为丛书的重要
部分,是“好玩的数学”题中应有之义。
数学的好玩之处,
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并不限于数学游戏。
数学中有些极具实用意义的内容,
包含了深刻的
奥妙,发人深思,使人惊讶。比如,以数学家欧拉命名的一个公
式
e^i
π
+1=0
< br>,这里指数中
用到的
π
,就是大
家熟悉的圆周率,即圆的周长和直径的比值,它是数学中最为重要的一个
常数。数学中第
2
个重要的常数,就是上面等式中左端出现的
< br>e
,它也是一个无理数,是自
然对数的底,近似值为
p>
2.7……
指数中用到的另一个数
i
就是虚数单位,它的
平方等于
-1
。谁能想到,这
3
个出
身大不相同的数,能被这样一个简洁的等式联系在一起呢
﹖丛书中,陈仁政老师编著的《
说不尽的
π
》和《不可思议的
e
》
,分别详尽地说明了这两个
奇妙的数的来历
、
有关的轶事趣谈和人类认识它们的漫长过程。
其材料的丰富详
尽,
论述的
清楚确切,在我所知的中外有关书籍中,无出其右者
。
如果
你对上面等式中的虚数
i
的来历有兴趣,
不妨翻一翻王树禾教授为本丛书所写的
《数
学演义》的“第十
五回
三次方程闹剧获得公式解
p>
神医卡丹内疚难舍诡辩量”
。这本章回体
的
数学史读物,
可谓通而不俗、
深入浅出。
王树禾教授把数学史上的大事趣事憾事,
像说评
书一样,向我
们娓娓道来,使我们时而惊讶、时而叹息、时而感奋,引来无穷怀念遐想。数
学好玩,人
类探索数学的曲折故事何尝不好玩呢?光看看这本书的对联形式的四十回的标
题,就够过
把瘾了。王教授还为丛书写了一本《数学聊斋》
,把现代数学和经典数学中许多
看似古怪而实则富有思想哲理的内容,
像
《聊斋
》
讲鬼说狐一样最大限度地大众化,
努力使
读者不但“知其然”而且“知其所以然”
。在这里,数学的好玩,已经到了相当高雅
的层次
了。
谈祥柏先生是几代数学爱好者都熟悉的老科普作家,大量的数
学科普作品早已脍炙人
口。他为丛书所写的《乐在其中的数学》
,很可能是他的封笔之作。此书吸取了美国著名数
学科普大师加德纳
25
年中作品的精华,结合中国国情精心改编,内容新颖、风格多变、雅
俗共赏。相信读者看了必能乐在其中。
易南轩老师所写的《数学美拾趣》一书,自
< br>2002
年初版以来,获得读者广泛好评。该
书以流畅的
文笔,
围绕一些有趣的数学内容进行了纵横知识面的联系与扩展,
足以开阔眼界、
拓广思维。
读者群中有理科和文科的师生,<
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不但有数学爱好者,
也有文学艺术的爱好者。
该
书出版不久即脱销,
有一些读者索书而未能如愿。
这次作者在原书基础上进行了较大的修订
和补充,列入丛书,希望能满
足这些读者的心愿。
世界上有些事物的变化,
有确定的因果关系。
但也
有着大量的随机现象。
一局象棋的胜
负得失,
< br>一步一步地分析起来,
因果关系是清楚的。
一盘麻将的输
赢,
却包含了很多难以预
料的偶然因素,
即随机性。
有趣的是,
数学不但长于表达处理确定的因果关系
,
而且也能表
达处理被偶然因素支配的随机现象,
从偶然中发现规律。
孙荣恒先生的《趣味随机问题》
一
书,
向我们展示出概率论、
数理统计
、
随机过程这些数学分支中许多好玩的、
有用的和新颖
的问题。其中既有经典趣题,如赌徒输光定理,也有近年来发展的新的方法。
中国古代数学,
体现出算法化的优秀数学思想,
曾一度辉煌。
回顾
一下中国古算中的名
题趣事,有助于了解历史文化,振奋民族精神,学习逻辑分析方法,
发展空间想像能力。郁
祖权先生为丛书编著的《中国古算解趣》
,诗、词、书、画、数五术俱有,以通俗艺术的形
式介绍韩信点兵、苏武牧羊、李白沽酒
等
40
余个中国古算名题;以题说法,讲解我国古代
很有影响的一些数学方法;
以法传知,
叙述这些算
法的历史背景和实际应用,
并对相关的中
算典籍、著名数学家的
生平及其贡献做了简要介绍,的确是青少年的好读物。
读一读“好玩的数学”
,玩一玩数学
,是消闲娱乐,又是学习思考。有些看来已经解决
的小问题,再多想想,往往有“柳暗花
明又一村”的感觉。
举两个例子:
《中国古算解趣》第
37
节,讲了一个“三翁垂钓”的题目。与此题类似,
有个
“五猴分桃”
的趣题在世界上广泛流传。
著名物理学家、<
/p>
诺贝尔奖获得者李政道教授访
问中国科学技术大学时,
曾用此题考问中国科学技术大学少年班的学生,
无人能答。
这个问
题,
据说是由大物理学家狄拉克提出的,
许多人尝试着做过,
包括狄拉克本人在内都没有找
到很简便的解法。
李政道教授说,
著名数理逻辑学家和哲学
家怀德海曾用高阶差分方程理论
中通解和特解的关系,
给出一个
巧妙的解法。
其实,
仔细想想,
有一个
十分简单有趣的解法,
小学生都不难理解。
原题是
这样的:
5
只猴子一起摘了
1
堆桃子,因为太累了,它们商量决定,先睡一觉
再分。
< br>
过了不知多久,
来了
1
只猴子,
它见别
的猴子没来,
便将这
1
堆桃子平均分成
5
份,
结
果多
了
1
个,就将多的这个吃了,拿走其中的
1
堆。又过了不知多久,第
2
只猴子
来了,它
不知道有
1
个同伴已经来过,
还以为自己是第
1
个到的呢,
于是将地上的桃子堆起来,
平均
分成
5
份,发现也多了一个,同样吃了这个,拿走其中的
1
堆。第
3
只、第
< br>4
只、
第
5
只也
都是这样„„问这
5
只猴子至
少摘了多少个桃子?第
5
个猴子走后还剩多少个桃子?
思路和解法:题
目难在每次分都多
1
个桃子,实际上可以理解为少
4
个,先借给他们
4
个再分
。
好玩
的是,
桃子尽管多了
4
个,
每个猴子得到的桃子并不会增多,
当然也不会减少。
这
样,每次都刚好均分成
5
堆,就容
易算了。
想得快的一下就看出,桃子增加
4
个以后,能够被
5
的
5
次方整除,所以至
少是
3125