20:精品导读
上一版3   4下一版  
 
标题导航
 
3 上一篇   下一篇 4  
放大 缩小 默认   
数学与大自然有怎样的联系?
《大自然是个数学老师》梁进著/长江少年儿童出版社2020年5月版/48.80元
  关键词 数学语言 知识 大自然

  ○张九庆

  作为一名大自然和趣味数学题的双重爱好者,梁进教授的新书《大自然是个数学老师》激起了我浓烈的兴趣。数学教授眼中的大自然,有何独特之美呢?梁老师说“大自然是个数学老师”,其实是想让我们用数学的眼光来观察、理解和思考自然。

  比如书中A篇开始引用唐代诗人王之涣的《登鹳雀楼》:白日依山尽,黄河入海流,欲穷千里目,更上一层楼。这让我想起一道初等趣味题。假设地球是完美的圆(半径6371千米),诗人王之涣(假定他的眼睛离地面1.6米)站在地球表面,他的视线前面毫无遮挡,他能看到地球上离他最远的距离是多少?如果王之涣想看到离他500千米的地球点,他要站在多高的位置?这是一道用直角三角形勾股定理就能解决的问题,经过眼睛与地球某点作一条切线,切线长度就是他视线所及的最大长度。答案有些出乎意料,前一问的答案只有4.5千米,后一问的答案接近20千米。我们都知道诗人是用夸张手法来阐明登高才能望远的朴素哲理,如果我们增加一种思考方式,比如用数学方法来理解王之涣的诗歌,别有一番趣味。

  如果说A篇的数学是入门级、初阶、普及型的,那么B篇的数学则是精英级、高阶、研究型的,数学涉及范围也从显而易见的大自然进入到更为复杂的、隐秘的大自然,比如彩虹观察视角、行星运动规律与万有引力、随机运动、热传导等。其中,“鱼的游弋方式”让我想起汉乐府《江南》:江南可采莲,莲叶何田田。鱼戏莲叶间。鱼戏莲叶东,鱼戏莲叶西,鱼戏莲叶南,鱼戏莲叶北。为此,我曾编过一道初等数学趣味题:按照作者的描述,画出这条鱼的运动轨迹,假如莲叶是完美的圆形,半径为R,莲茎细到可忽略,鱼运动的最短轨迹是多长。我们可以将此题进一步演绎,数学计算就会升级。比如,考虑莲叶下水的流速和鱼在静水中的平均游速,计算鱼完成此轨迹的时间。上述问题是在平面几何范畴内设计和计算的。如果把运动轨迹延伸到立体空间,再考虑到水的阻力和鱼自身的重力,计算鱼完成此轨迹消耗的最小能量。计算难度陡升,变成了梁老师在书中讨论鱼在锯齿状游动时最佳角度的问题,拥有高等数学知识才能解答完成,而我已经无能为力了。这正如“驴行者”在登山中遇到了险峻的断崖,没有好的攀岩装备和强的攀岩能力,是无法顺利完成攀升或者下降的。用数学的说法就是,对那些能够攀岩直上的强“驴行者”而言,轨迹函数在此不连续,成为间断函数;或者,弱“驴行者”只能绕道而行,轨迹函数曲线在此出现拐点。

  梁老师创作过《名画中的数学密码》一书,力图用抽象的数学剖析具象的绘画艺术。在《大自然是个数学老师》中,作者秉承相同的理念,任务却艰巨得多,因为大自然中的密码比绘画艺术中的密码更加丰富、复杂。相信该书会引起更多读者特别是青少年读者的兴趣,能够在日常生活中,尝试用数学的视角去观察大自然,用数学的语言与大自然对话。

3 上一篇   下一篇 4  
   第01版:一版要闻
   第02版:数字出版
   第03版:高端访谈
   第04版:集团资讯
   第05版:广告
   第06版:中版好书榜
   第07版:论坛精粹
   第08版:综合报道
   第09版:中国出版营销周报
   第10版:操作实务
   第11版:中国出版营销周报·人情报告
   第12版:中国出版营销周报·明星店员
   第13版:BK中国编客
   第14版:BK中国编客·特别策划
   第15版:BK中国编客·特别策划
   第16版:BK中国编客·案例解读
   第17版:中国阅读·选品指南
   第18版:中国阅读·选品指南·月览
   第19版:中国阅读·选品指南·月览
   第20版:精品导读
编辑荐书
揭开中国高铁从追赶到领跑的奥秘
凝视世界,何尝不是凝视自己
数学与大自然有怎样的联系?
奇幻的深处是关怀
中国图书商报精品导读20数学与大自然有怎样的联系? 2020-07-31 2 2020年07月31日 星期五