大道至简,数是最美的语言……
文 | 衿语
小时候,学好数理化走遍天下都不怕,是我们这一代每个人耳熟能详的真理。
可偏偏,从小到大,数学一直都是我的软肋。
后腿拖到现在,以至于自己的孩子从小学高年级开始,检查数学作业的重任,我就直接拱手相让给了孩他爸。
作为一个崇尚人文,感性有余的女生,我一直对数学有着不太友好的刻板印象——枯燥、机械、无趣(仅代表一个数理渣渣的观点)。
力的作用是相互的,所以数学对我也就不太友好。
以前就经常想,如果数学老师能把知识点讲成一个故事,是不是我的数学成绩也能稍微乐观一点?
遗憾的是,一直到大学毕业,我都没能遇到一个如我所愿的数学老师。
尽管工作之后不用再对考试分数耿耿于怀,但数学思维的短板还是会在工作和生活中的某一时刻,让人心生懊恼。
直到最近,无意间接触到一本和数学相关的书——《公式之美》,不想竟然彻底改变了我对数学的偏见。
原来,公式可以这么美,数学可以很有趣!
这是一本由北京大学出版社出版,量子学派编著的数理科普图书。
全书通过23个普遍、深刻、实用的公式,书写了不同时期数理天才们,探索自然和社会的辉煌历史,向人们展示了公式的简洁之美与重要价值。
一本书拿到手,质感是第一印象。
《公式之美》吸引我的第一点,就是它厚重的手感,精美的装帧,以及图文并茂的彩页印刷,无不在体现着它的价值和内涵。
由此,带着一种倍感珍惜爱护的心情,细细翻阅此书,竟不知不觉走进了一个神秘而魔幻的数学世界。
它吸引我的第二个点,便是用人文解析数理之美。每个精炼的公式背后,映射的是一个时代的缩影,凝结的是数学天才们毕生探索的历程和结晶。
还有一点值得一提的是,本是偏学术的一本书,编著者却用既严谨又通俗的语言,幽默又接地气的文字叙述,将专业的数理知识进行生动的科普。
可以说是视觉的盛宴和心灵的震撼并重的一本书了。
-01-
每个公式后面都有一段历史
以前对于公式的认识,仅限于公式,是数字、字母、符号一连串组成的需要死记硬背的工具。
哪里知道还有藏在这些奇奇怪怪公式后面的「芝诺的乌龟」、「薛定谔的猫」和「麦克斯韦妖」?
可是当我们把数学当做一门艺术去探究的时候,才发现隐藏其中的瑰丽和华美。
《公式之美》全书分为理论篇和应用篇2部分,23个公式引领我们认识了古今中外60个知名数理科学家,以及他们在公式背后书写的更加精彩的故事。
上溯到“1+1=2”,下至21世纪的今天前端物理学家还在苦苦钻研的“规范场论”,当中有我们耳熟能详的“勾股定理”、“万有引力”、“质能方程式”,也有最美的“欧拉公式”,以及至今仍然被广泛探讨的“熵增定律”等等。
让我最为之震撼的就是“熵增定律”。这个被证实放诸四海而皆准的熵增,科学家将其推导于宇宙,提出了宇宙热寂论。
如果最终整个宇宙因为“熵”的不可逆增长,而归于停滞死寂。那几十万年的人类进化和文明将最终荡然无存,这是多么让人无能为力的绝望?
然而,奥地利物理学家薛定谔给出了让人振奋的“生命以负熵为食”的答案。在宇宙万物不可避免走向热寂的归宿下,人类在有限的生命期限内一直保持着不稳定的状态,对抗着熵的增加。
纵然微小若星骸尘埃,也要求得自我的生命意义;
纵然仅仅拥有数十年光阴,也要为这混乱的宇宙建立秩序。
《公式之美》
熵增定律公式
即使是愚公移山,亦或是西西弗斯,向死而生从未胆怯止步的坚韧,正是我们人类生生不息的动力源泉。
-02-
前赴后继的智慧探索推动进步
坚韧执着的精神,反应在推动人类文明不断进步的科学领域,正是由古至今无数数学天才前赴后继,不断探索钻研的体现。
一个费马大定理,三百多年来蛊惑无数数学天才向它发起挑战,跨越几个世纪,令欧拉、高斯等知名数理学家竞折腰。
直到20世纪1995年,才最终由怀尔斯结束了这场艰难漫长的接力赛。
而纵观这几百年文明发展史,更是那些天才科学家一路引领的成果。
17世纪是一部牛顿的力学史,带领人类进入了蒸汽时代;
19世纪是一部麦克斯韦电磁学史,启迪爱迪生,带领人类进入了电气时代;
20世纪是一部爱因斯坦的相对论史,质能方程式带着人类步入了核能时代……
21世纪的人类,又在科学的殿堂做着怎样的钻研,数理公式又在以怎样的方式给出指引呢?
相信很多人和我一样,都想知道近半个世纪以来的物理学家们都干吗去了。
这里就不得不提到一个中国籍物理学家,他就是大名鼎鼎的杨振宁。
也许很多人对这个名字的了解仅限于他是一位物理学家,还有就是在他耄耋之年还娶了一位比自己小50来岁的少妻这件事。
而对于这位伟大的物理学家一生在科学领域所创造的成绩和做出的贡献,相对来说知之甚少。
以杨振宁领军的「规范场论」领域的研究,与相对论和新量子论并称为20世纪物理学三大成就。他创立的杨-米尔斯理论奠定了规范场论的基石。
2000年,Nature评选过去1000年影响世界的物理学家,杨振宁是在世的唯一一个影响世界千年的物理学家。
《公式之美》
如果规范场论最终迎来了爱因斯坦穷尽后半生追求的大统一理论,那以后的以后,未来漫长人类文明还将往何处探索?科学的终极奥义是什么?宇宙的终极之美又是什么?
只待我辈和一代代的后浪畅游于科学的海洋,站在前人的肩上探寻无尽的奥秘吧。
-03-
数学的应用引领人类文明
《公式之美》在书的第二部分为我们展示了许多公式在现代社会和前沿领域的实际应用。
比如5G背后的主宰“香农公式”,叱咤金融领域的“布莱克-斯科尔斯方程”,堪称机械表心脏的“胡克定律”,带来蝴蝶效应的“混沌理论”,赌场规则的“凯利公式”,AI和大数据背后的“贝叶斯定理”,以及“三体问题”和比特币的基石“椭圆曲线方程”……
所有一切正在发生或即将到来的时代变革,都离不开这些大大小小,甚至是在百年前就已经诞生的数理公式。
这本书带给我们的不只是科普,更是一种震撼和警醒。
当我们每天沉迷于娱乐大爆炸里的时候,当我们的孩子只专注于游戏和网络世界的时候,太需要有这样优秀的书籍来拨乱反正了。
正如本书序言最后说的:
在这个越来越浮躁的时代,公式是重塑时代理性最重要的知识之一。
只要还有人相信公式铸就了人类智慧攀升的天梯,就代表文明的天梯可以无限延展下去。
如果,家里有中小学在读孩子,不管有没有在学奥数,这本《公式之美》都值得给孩子细细阅读。
发现公式之美,数学之美,才会爱上科学,有志于科学。
当然,如果你本身就是数学爱好者,这也是一本非常值得珍藏的好书。
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