加法×旋转

加法×旋转

在几何学问题上,我可以不用太擅长加法或乘法计算。举例来说,我旋转一个正六边形,使其恰好与原来的图形重合。那么旋转60°和120°就可以做到。所有旋转的集合组成了一个群。交换律在这里也适用:如果我把一个正六边形连续旋转两次,那么在这两次旋转中,先开始哪一次都可以。加法与旋转的关系,抽象一下就是算术与几何的关系。

为了描述数学领域的多种分支,伊恩·斯图尔特教授曾做过一个美妙的比喻,按他的说法,数学是一幅美丽的风景,我们可以在风景之中漫步。作为外行,我们只知道少数景点,而数学家可以在整个画面里更自由地走动,他们可以攀登高峰,享受美妙景色,从山峰上眺望,风景的各个区域组成了一幅完整的画面。

外行常常经过的是数学世界中被多数人走过的、容易走的道路。他们只在此山中,甚至无法透过灌木看到路两旁的风景。而数学的创造者们,勇于进入未知和神秘的地区探险,绘出地图,并建造连通各个地区的路,让人人都能更容易地走进来。这样看来,数学家就像是虚拟世界中的开路先锋。

也许,你应该更能理解:为什么数学家把数学看成一场伟大的冒险,觉得自己是伟大的探索家。生于莱比锡的数学家埃伯哈德·齐德勒(Eberhard Zeidler)也遵循这种探险思想,他把数学称为“精神之眼”。数学就像人类额外的第六感,我们能凭它进入远离日常经验世界的认知领域。

精神之眼这一概念,最早可以追溯到德国数学家埃里希·凯勒(Erich Kähler),他早在1941年就已在论文中使用了“精神之眼”一词。显然,凯勒认为,只要人类使用数学工具来分析世界,那么一切皆有可能:“我们无法预知,这双精神之眼,还能让人类看得多远,看得多深。”

这听起来有点儿令人惶惶不安。说实话,我自己也有那么一点儿怕数学。我们会不会一步步被吸进一个抽象的世界里,彻底失去和现实世界的联系?出于这些顾虑,我高考后决定学习物理专业,而不是数学。

我完全能理解,对于一些数学家来说,数学扮演着神圣的角色。我们的存在充满了未知性和不确定性。但人类却勇于追求永恒,追寻超越我们日常的、生物的、物理的世界。例如,法国人大卫·吕埃勒(David Ruelle)曾表示,数学凭借它的逻辑严谨性和一致性,实现它的持久性和确定性。也许,这也解释了一些数学家对数学的痴迷,他们在工作时,总是看到数学的完美,看到天才般灵光闪现的东西——一种超越现实的体验。

也有许多数学家认为,他们所做的事其实很实用:这儿还有未被解答的谜题,那儿的物理学家、生物学家需要解释一种奇怪的模式,还有,要优化汉莎航空的航班时刻表,减少航班大规模晚点对乘客的影响。

我想说:当你仔细研究数学问题时,才能找到理解数学的最优解。我们不一定要研究最高水平的问题,但至少要研究有创造性思维的问题,而不是那些在课堂里反复被讨论的老掉牙的公式。

从这个意义上来讲,请你睁开眼睛,观察这个世界。如果你能观察得足够仔细,就会发现世界上到处充满了令人激动的数学。

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