數(shù)學(xué)之美

游斯彬

大家好，我畢業(yè)于英國(guó)的華威大學(xué)，學(xué)的是數(shù)學(xué)專業(yè)。

我相信很多人一聽(tīng)到數(shù)學(xué)就會(huì)聯(lián)想到無(wú)窮無(wú)盡的公式、定理、概念，背背背、算算算，特別無(wú)聊、特別無(wú)趣，對(duì)吧？

但是我今天站在這里，就是想告訴大家，其實(shí)數(shù)學(xué)是一門無(wú)比美妙的學(xué)科，而且它蘊(yùn)藏著偉大的力量。

我愛(ài)上了一個(gè)姑娘

它還可以跟愛(ài)情有關(guān)。

我上高中的時(shí)候，情竇初開(kāi)。我們班上有個(gè)金發(fā)碧眼的女孩，特別好看，我十分喜歡她，但是我剛到英國(guó)的時(shí)候英語(yǔ)不好，而她性格又比較內(nèi)向，我不知道怎么樣與她接觸。

直到有一天，她突然來(lái)找我問(wèn)一道數(shù)學(xué)題。我特別高興，覺(jué)得自己終于找到了可以接觸她的方式。

于是，我開(kāi)始苦學(xué)數(shù)學(xué)，用一年的時(shí)間把英國(guó)兩年的高中數(shù)學(xué)全學(xué)完了。我期待著她每一次問(wèn)我數(shù)學(xué)題時(shí)，我都能侃侃而談。我要成為她數(shù)學(xué)上的依靠，這樣就有了日久生情的機(jī)會(huì)。

臨畢業(yè)時(shí)，我覺(jué)得表白的時(shí)機(jī)到了，不然就再也沒(méi)有機(jī)會(huì)了。我開(kāi)始思考，我應(yīng)該怎樣對(duì)她表白呢？說(shuō)我愛(ài)你？太俗，配不上我高貴的愛(ài)情。于是，我就想能不能給她一次獨(dú)特的表白，讓她刻骨銘心。

我遍查典籍，發(fā)現(xiàn)當(dāng)年大數(shù)學(xué)家笛卡兒在給瑞典公主表白的時(shí)候，寫了一封信，內(nèi)容只有一個(gè)方程，而這封信現(xiàn)在還存放在博物館里，成為千古美談。

笛卡兒的信上寫的是“ra（1-sinθ）”。

各位，有誰(shuí)知道它是什么意思嗎？

這位公主是個(gè)低調(diào)的數(shù)學(xué)迷，一眼就看破了其中真意。優(yōu)雅地在紙上畫了一個(gè)直角坐標(biāo)系，然后將曲線畫了出來(lái)，于是一幅心形圖案躍然紙上。

這是一種數(shù)學(xué)家獨(dú)特的浪漫，實(shí)在是酷！

所以我準(zhǔn)備照貓畫虎。我找來(lái)一張紙，也給她寫了這個(gè)方程，然后滿心歡喜地送給她。

可我千算萬(wàn)算沒(méi)想到，人家數(shù)學(xué)本來(lái)就不好，我再給她寫一個(gè)方程，人家以為我故意難為她，這件事就沒(méi)成。

雖然失戀，但我愛(ài)上了數(shù)學(xué)

雖然姑娘沒(méi)有愛(ài)上我，但我因此愛(ài)上了數(shù)學(xué)。

數(shù)學(xué)的美無(wú)法言說(shuō)，它擁有揭露宇宙星辰奧秘的力量，是一切科學(xué)的基礎(chǔ)，以至被稱為“萬(wàn)物之理”的物理學(xué)，也得管數(shù)學(xué)叫“爸爸”。

在21世紀(jì)之前，牛頓被認(rèn)為是世界上最偉大的物理學(xué)家，在他去世之后的160多年里，大家一致認(rèn)為，在廣袤的宇宙空間中，上至星辰大海，下到汽車輪船，沒(méi)有什么是牛頓的理論解釋不了的。

直到160多年后，科學(xué)家突然發(fā)現(xiàn)了一個(gè)震驚整個(gè)物理學(xué)界的現(xiàn)象。

按照牛頓的理論，如果我們?cè)谝苿?dòng)過(guò)程中向前方扔一個(gè)球，這個(gè)球的速度一定快于在原地投擲它。光也是如此，如果我們乘坐光速飛船，然后向運(yùn)動(dòng)的前方投射一束光，那這束光的速度應(yīng)該快于在原地投射一束光。

可實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，光的速度是不變的，與光源的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)。

所有的物理學(xué)家全蒙了，這怎么可能呢？因?yàn)檫@意味著牛頓構(gòu)建的“物理大廈”出現(xiàn)了問(wèn)題。

大廈將傾，就像我們辛苦地蓋起摩天大樓，在封頂?shù)那耙豢?，突然發(fā)現(xiàn)地基出現(xiàn)了問(wèn)題，怎么辦呢？所有人都不知道答案。

直到一個(gè)叫愛(ài)因斯坦的年輕人出現(xiàn)，才發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題的根源所在。他清楚地知道，要解決這個(gè)問(wèn)題首先需要一種數(shù)學(xué)工具。于是他花了10年的時(shí)間去重修數(shù)學(xué)，而這門數(shù)學(xué)就叫作黎曼幾何。之后才有了現(xiàn)代物理學(xué)里的廣義相對(duì)論。

在此刻，何為數(shù)學(xué)？

它是扶將傾之大廈的力量，它能力挽狂瀾。而后來(lái)，它又將人類帶到了一個(gè)全新的領(lǐng)域，向我們揭示原來(lái)這世間真的有時(shí)空穿梭的可能。

數(shù)學(xué)，勝過(guò)百萬(wàn)雄兵

說(shuō)到這里，可能會(huì)有人說(shuō)，數(shù)學(xué)不就是一門工具嗎，有什么了不起的，孔子還說(shuō)“君子不器”呢。那我告訴你，如果這門工具用好了，它能勝過(guò)百萬(wàn)雄兵。

1943年是第二次世界大戰(zhàn)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，英美聯(lián)軍與德國(guó)納粹在北大西洋上進(jìn)行著激烈的角逐。

英美艦隊(duì)的運(yùn)輸船時(shí)常受到德國(guó)艦隊(duì)的襲擊，被擊沉率高達(dá)25%，數(shù)以百萬(wàn)噸計(jì)的物資無(wú)法及時(shí)運(yùn)送到前線的將士手中，而這是一場(chǎng)決定雙方生死存亡的戰(zhàn)役。

萬(wàn)分危急之下，英美聯(lián)軍統(tǒng)帥急調(diào)一批數(shù)學(xué)家來(lái)到指揮部，看他們有沒(méi)有什么辦法。

一批精通統(tǒng)計(jì)的數(shù)學(xué)家來(lái)到前線，經(jīng)過(guò)一番調(diào)研發(fā)現(xiàn)，其實(shí)德國(guó)軍隊(duì)壓根不知道英美艦隊(duì)的準(zhǔn)確出航時(shí)間，他們只是以很高的頻次在海上巡游，以期有更高的概率遇上英美的艦隊(duì)，從而進(jìn)行打擊。

那此刻最好的辦法是什么呢？一定不是分散出行，而應(yīng)該集中出行。

舉個(gè)例子，如果有5個(gè)小孩犯了錯(cuò)誤，如果他們分別回到自己家里，老師去哪家抓人都會(huì)有所收獲，一定一抓一個(gè)準(zhǔn)。

但是如果5個(gè)人都躲在其中一人家里，那每個(gè)人被抓住的概率就只有20%了。

所以聯(lián)軍統(tǒng)帥緊急修正方案，改分散出行為集中出行，所有的艦隊(duì)共同駛出港口，一起通過(guò)危險(xiǎn)區(qū)域，集中火力掩護(hù)運(yùn)輸隊(duì)伍，然后各自駛離。

這一舉措成功地將被擊沉率從25%降至1%。

這門學(xué)問(wèn)在英語(yǔ)里叫作Operational Research，中文叫作運(yùn)籌學(xué)，取的是“運(yùn)籌帷幄之中，決勝千里之外”的意思。

這時(shí)候，數(shù)學(xué)的力量成為國(guó)之興亡的關(guān)鍵因素。

數(shù)學(xué)是我們腳下這片土地的未來(lái)

在先秦時(shí)，有一部叫作《九章算術(shù)》的數(shù)學(xué)著作，其中的負(fù)數(shù)概念在西方直到16世紀(jì)才見(jiàn)諸文字。

公元480年，祖沖之率先用割圓法將圓周率推算至3.1415926與3.1415927之間，這一成就領(lǐng)先了西方1000多年。

而到了盛唐時(shí)期，我國(guó)已經(jīng)掌握了高次方程的完整解法，而西方直到近代才得窺門徑。

那時(shí)，現(xiàn)代數(shù)學(xué)的大門已經(jīng)向我們敞開(kāi)。

可是，到了明朝，統(tǒng)治者決定以八股取士，將數(shù)學(xué)從科舉考試中剔除，于是萬(wàn)千學(xué)子再也無(wú)人將目光投向數(shù)學(xué)，數(shù)學(xué)隨之衰微，我國(guó)的數(shù)學(xué)不進(jìn)反退。

幸而在新中國(guó)成立以后，一批一批的數(shù)學(xué)巨匠歸國(guó)報(bào)效國(guó)家。

他們興辦學(xué)校，發(fā)展數(shù)學(xué)，為祖國(guó)的現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

他們是誰(shuí)？他們中有華羅庚，有陳省身，有蘇步青。

今天我們看到國(guó)家科技之強(qiáng)盛、技術(shù)之進(jìn)步，正是這些大師所打下的根基。

當(dāng)今我們最常聽(tīng)到的三大技術(shù)是：云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能，而它們都與數(shù)學(xué)有著密不可分的聯(lián)系。

信息革命的背后其實(shí)是以數(shù)學(xué)為根基的革命。

所以，何為數(shù)學(xué)？

數(shù)學(xué)是通往星辰大海的密鑰，是國(guó)防科技的護(hù)盾，是我們腳下這片土地的未來(lái)。

數(shù)學(xué)是一門偉大的學(xué)問(wèn)

可是，數(shù)學(xué)這般偉大，若你身邊真的有一個(gè)人對(duì)你說(shuō)，他熱愛(ài)數(shù)學(xué)，要投身于此，你們會(huì)以怎樣的目光去看他呢？

可能會(huì)有人問(wèn)他：“你學(xué)數(shù)學(xué)，能賺錢嗎？能買房嗎？買得起車嗎？養(yǎng)得了家嗎？你想成為華羅庚，天下有幾個(gè)人做到，而你憑什么？”

你知道嗎，當(dāng)這種話聽(tīng)得多了，人就真的會(huì)懷疑，會(huì)覺(jué)得自己真的不行，會(huì)覺(jué)得這門學(xué)問(wèn)真的沒(méi)有用，并因此而錯(cuò)過(guò)。

我就是這樣的。我曾經(jīng)立志成為一名數(shù)學(xué)家，可是后來(lái)離開(kāi)了。聽(tīng)到這樣的言論甚至指責(zé)，我屈服了，所以數(shù)學(xué)于我而言成為深深的遺憾，而且隨著年齡的增長(zhǎng)，這種感覺(jué)愈發(fā)強(qiáng)烈。

而此時(shí)，我之所以站在這里跟大家談數(shù)學(xué)，是因?yàn)槲也幌Ｍ@種遺憾再次發(fā)生。

我想說(shuō)：如果你身邊真的有一個(gè)人熱愛(ài)數(shù)學(xué)，請(qǐng)你不要打擊他心中那顆小小的種子，請(qǐng)你讓它去發(fā)芽、去生長(zhǎng)。很多最終改變了這個(gè)世界的東西，最初看起來(lái)并不是那么有用、那么能掙錢。

同樣，如果你熱愛(ài)數(shù)學(xué)，請(qǐng)繼續(xù)在這條道路上拼搏。我想告訴你，請(qǐng)你堅(jiān)持下去，若有人再次質(zhì)疑你，請(qǐng)你理直氣壯地告訴他——數(shù)學(xué)有用，而且它是一門偉大的學(xué)問(wèn)！