※從數(shù)字的起源開始,分別圍繞數(shù)字、計(jì)算、計(jì)量、幾何、公式、代數(shù)、方程、微積分、概率與統(tǒng)計(jì)、集合、數(shù)學(xué)證明等數(shù)學(xué)知識(shí),循序漸進(jìn)地為讀者講述數(shù)學(xué)的歷史和發(fā)展。
※通過追溯人類偉大的成就,描繪了人類從不懂?dāng)?shù)學(xué)的洞穴居民通過承接幾千年來卓越智者的數(shù)學(xué)思維,到達(dá)當(dāng)今數(shù)學(xué)發(fā)展高度的旅程。
※講述了人類在數(shù)學(xué)上輝煌的成就,以及數(shù)學(xué)對(duì)人類的理性精神產(chǎn)生的持久和深刻影響。介紹了改變世界的數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)背后令人著迷的數(shù)學(xué)家的軼事。
※本書有趣有料、淺顯易懂,是一本普及數(shù)學(xué)知識(shí)、提高數(shù)學(xué)素養(yǎng)的數(shù)學(xué)科普讀物。
序章 數(shù)字的魔力
心中默想1到9中的一個(gè)數(shù)字,
將它乘以9,
如果得到的是一個(gè)兩位數(shù),那么將它的兩個(gè)數(shù)字加起來。
得到的和再減去5,
將所得的差乘以它自己。
你得出的答案一定是16。
這是怎么回事呢?
這一切都取決于一個(gè)至關(guān)重要的數(shù)學(xué)規(guī)律如果一個(gè)數(shù)是9的倍數(shù)
(1至9倍),將它的所有數(shù)字相加,最后你總能得到9,比如說:
9:0 9=9
18:1 8=9
27:2 7=9
…………
因此,你會(huì)順利地得到:
9-5=4,44=16
還有許多這樣的數(shù)字魔法。很久以前,有一些最古老的人類文明
發(fā)現(xiàn)了數(shù)字的一些古怪而迷人的性質(zhì),然后將它們寫進(jìn)他們的巫術(shù)和宗教
信仰中。從那以后,數(shù)字被人們深深迷戀,它蘊(yùn)含著我們可以用來探索宇
宙的能量,給予我們一把打開未知科學(xué)大門的鑰匙。我們所理解的一切,
小到亞原子結(jié)構(gòu),大到宇宙膨脹,都是以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的。
除了計(jì)數(shù),人類最早的數(shù)學(xué)活動(dòng)可以追溯到4000年前。它們起源于富
饒的尼羅河三角洲(今埃及)和底格里斯河、幼發(fā)拉底河的兩河平原(即
美索不達(dá)米亞平原,今伊拉克境內(nèi))。我們對(duì)這些古老文明的數(shù)學(xué)家的了
解少之又少。
大約在公元前600年,古希臘人對(duì)數(shù)學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。他們尋求通用的法則來解決一系列類似的問題,他們超越了前人。他們致力于建立數(shù)學(xué)的概念,這為如今我們所取得的一切成就奠定了基礎(chǔ)。有史以來一些最偉大的數(shù)學(xué)家就曾活躍于希臘半島、希臘化時(shí)代的埃及亞歷山大港等地。
隨著古希臘文明的終結(jié),西方的數(shù)學(xué)發(fā)展也隨之停滯不前。幾百年后,來自中東的阿拉伯學(xué)者,重新拾起數(shù)學(xué)的接力棒。大約在公元750年建成的巴格達(dá)是一座閃耀世界的智慧之都。在那里,阿拉伯學(xué)者繼承了古希臘和古印度數(shù)學(xué)的遺產(chǎn)并發(fā)揚(yáng)光大,鉆研出一些新穎的和歷久彌新的數(shù)學(xué)知識(shí)。我們至今仍在使用的阿拉伯?dāng)?shù)字系統(tǒng)被他們采用,他們對(duì)天文學(xué)、光學(xué)的熱愛,對(duì)伊斯蘭教歷的需求和對(duì)麥加這一圣地的朝覲,這些都極大地促進(jìn)了數(shù)學(xué)的發(fā)展。可是,曾推動(dòng)數(shù)學(xué)發(fā)展的伊斯蘭教的某些要求最后卻讓數(shù)學(xué)無法得到更深入的發(fā)展。穆斯林神學(xué)反對(duì)這一智力活動(dòng),并視數(shù)學(xué)在精神層面上是十分危險(xiǎn)的,因?yàn)樗沂玖吮驹撾[藏的真相,并且挑戰(zhàn)了宗教最為神秘的面紗。
幸運(yùn)的是,阿拉伯人在西班牙的出現(xiàn)讓數(shù)學(xué)知識(shí)傳播至歐洲的渠道更為直接。從11世紀(jì)末開始,阿拉伯和古希臘的數(shù)學(xué)文獻(xiàn)被翻譯為拉丁文,并在歐洲迅速傳播。
中世紀(jì)的歐洲,數(shù)學(xué)的發(fā)展十分緩慢。當(dāng)一些人正致力于推動(dòng)數(shù)學(xué)繼續(xù)前進(jìn)時(shí),黑死病在歐洲開始瘋狂肆虐(13471350)。歐洲的許多國(guó)家有 1/4~1/2的人因黑死病而死亡。直到16世紀(jì),新的進(jìn)步才逐步顯現(xiàn),隨后世界迎來了一股在數(shù)學(xué)、科學(xué)、藝術(shù)、哲學(xué)、音樂等各個(gè)方面的發(fā)展熱潮。在歐洲,印刷機(jī)的發(fā)明更是大大加快了新知識(shí)的傳播。歐洲的數(shù)學(xué)家和科學(xué)家們開始塑造現(xiàn)代數(shù)學(xué)的雛形,并發(fā)現(xiàn)了數(shù)學(xué)在方方面面的應(yīng)用。
當(dāng)這部分人走在通向現(xiàn)代數(shù)學(xué)的發(fā)展道路上時(shí),許多其他數(shù)學(xué)文化也在同時(shí)發(fā)展,經(jīng)常得出相同或相似的發(fā)現(xiàn),但這些還沒有融入源自北非、中東、歐洲的數(shù)學(xué)體系。以中國(guó)為代表的東方文明擁有自成體系的算學(xué)傳統(tǒng),也曾取得輝煌的成就。美洲社會(huì)同樣也發(fā)展出了自己的數(shù)學(xué)體系。可這些卻被16世紀(jì)從歐洲來的入侵者和殖民者從歷史上抹去了。古印度數(shù)學(xué)到9世紀(jì)再次繁榮,后開始追隨阿拉伯傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的腳步,近幾年印度涌現(xiàn)出諸多世界級(jí)數(shù)學(xué)家。
在故事的末尾,單一的數(shù)字體系和數(shù)學(xué)觀念已經(jīng)傳播至全世界,而且那些來自全球多地(包括日本、印度、俄羅斯、美國(guó))的數(shù)學(xué)家同歐洲、中東的數(shù)學(xué)家向著共同的目標(biāo)一起努力。雖然數(shù)學(xué)已成為了一個(gè)全球化的事業(yè),但只是近些年才如此。
安妮·魯尼(Anne Rooney),英國(guó)知名科普作家,劍橋大學(xué)博士,皇家文藝學(xué)會(huì)院士,皇家文學(xué)基金會(huì)研究員,英國(guó)作家協(xié)會(huì)管理委員會(huì)理事并曾擔(dān)任教育作家委員會(huì)主席。她撰寫了幾十部科普著作,并被翻譯為22種語言。其作品《明日科技:人工智能》曾于2004年入圍英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的安萬特獎(jiǎng),這一獎(jiǎng)項(xiàng)被廣泛認(rèn)為是世界科普?qǐng)D書領(lǐng)域影響力超群的獎(jiǎng)項(xiàng)(霍金、彭羅斯等人的作品曾獲此獎(jiǎng)項(xiàng))。她還曾入圍2015年英國(guó)作協(xié)的教育作家獎(jiǎng)最終5 人名單,2018年獲得過英國(guó)學(xué)校圖書館協(xié)會(huì)的信息圖書獎(jiǎng),并入圍英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的青少年圖書獎(jiǎng)最終6人名單。她曾在劍橋大學(xué)和約克大學(xué)任教,目前居住在劍橋。
譯者簡(jiǎn)介
鐘新,西南大學(xué)含弘優(yōu)青崗教授,博士生導(dǎo)師,數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院學(xué)術(shù)委員會(huì)委員,數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)部學(xué)術(shù)委員會(huì)委員,數(shù)學(xué)系主任兼分析教研室主任。
2014年在香港中文大學(xué)獲得博士學(xué)位,20142016年在中國(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院做博士后,2020年破格晉升為西南大學(xué)教授,2023年受聘到西南大學(xué)含弘優(yōu)青崗。主要研究興趣為可壓縮 NavierStokes 方程組及相關(guān)模型解的適定性、穩(wěn)定性、長(zhǎng)時(shí)間行為和奇異極限等理論,部分成果發(fā)表在 Math. Ann.、J. Math. Pures Appl.、Indiana Univ. Math. J.、J. Nonlinear Sci.、Calc. Var. Partial Differential Equations 等期刊上,出版譯著1部,主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目3項(xiàng)。
曾先后獲得重慶市巴渝學(xué)者計(jì)劃青年學(xué)者(2019年)、重慶英才計(jì)劃青年拔尖人才(2020年)、重慶青年科技創(chuàng)新先鋒人物(2023年)、重慶市自然科學(xué)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)(獨(dú)立完成人,2023年)。擔(dān)任國(guó)家自然科學(xué)基金和多個(gè)省自然科學(xué)基金(科技獎(jiǎng))通訊評(píng)審專家。
序章 數(shù)字的魔力
第 1 章 數(shù)字的起源
數(shù)字源于何處? / 數(shù)字和底數(shù) / 更多的數(shù)字,越大和越小
第 2 章 數(shù)字的啟用
計(jì)數(shù)的演化 / 特殊的數(shù)字及其規(guī)律 / 難以形容的數(shù)字
第 3 章 幾何形體
一切皆可測(cè)量 / 早期幾何學(xué) / 三角學(xué)
第 4 章 幾何萬花筒
曲線、圓和圓錐 / 立體幾何 / 投影幾何 / 其他幾何
第 5 章 神奇的公式
古代世界的代數(shù) / 代數(shù)的誕生 / 書寫方程 / 代數(shù)有了自己的用武之地 / 三維永不夠用
第 6 章 掌握無窮
接受無窮 / 微積分的誕生 / 超越微積分
第 7 章 數(shù)字世俗化
為什么久賭必輸 / 樣本與統(tǒng)計(jì) / 統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)
第 8 章 數(shù)字之殞
集合論 / 陷入迷潭
第 9 章 證明之術(shù)
問題與證明 / 講求邏輯 / 我們究竟在討論什么