不向人間怨不平,
相期浴火鳳凰生。
柔蠶老去應(yīng)無憾,
要見天孫織錦成!
葉嘉瑩《迦陵詩詞稿》守榕姐在2015年8月15日電傳她的好友陳文茜《今天的你比昨日的你慈悲、感恩》給我。
看到陳文茜說:自小我們學(xué)習(xí)許多課程,學(xué)數(shù)學(xué)1 1=29-5=4,但我們沒有學(xué)過人生何時該加、何時該減才會快樂;我們學(xué)英文、學(xué)歷史、學(xué)地理、學(xué)化學(xué)、甚至學(xué)天文學(xué)……宇宙大爆炸,在某個點上創(chuàng)造了生命,偶然創(chuàng)造了我們。但人如何才能快樂?所有我們學(xué)習(xí)的課本,都少了這門課。心里有同感。
現(xiàn)在的教育實際走偏了,缺少興趣培養(yǎng)是中國基礎(chǔ)數(shù)學(xué)教育中的失誤。中國的教育只重視傳授知識給學(xué)生,傳授學(xué)生會做題、會猜題的能力,側(cè)重在技術(shù)性訓(xùn)練,培養(yǎng)的是應(yīng)試能力,鼓勵的是拿了獎就是好學(xué)生。為在高考時得到高分,很多重點學(xué)校往往采取題海戰(zhàn)術(shù),訓(xùn)練學(xué)生的應(yīng)試能力。孩子放學(xué)回家后,除了完成教師留的功課,還要在家長強逼下,做完規(guī)定數(shù)量的教輔書上的題。讓學(xué)生感到讀書是一件不快樂的事情,不少原本對數(shù)學(xué)很有興趣的學(xué)生,變成了做題機(jī)器,在機(jī)械性的勞動中逐漸失去了對數(shù)學(xué)的興趣,學(xué)生的創(chuàng)新能力被打壓了,埋沒了天賦很高的人才。
丁肇中在2014年10月上海中歐國際工商學(xué)院大師課堂上談從物理實驗中獲得的體會:許多人認(rèn)為,如果一個國家想要在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面有競爭力,它必須集中于能有實際市場效益的實用性技術(shù)的發(fā)展,并使經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展。從歷史的觀點來看,這觀點是錯誤的。如果一個社會將自己局限于技術(shù)轉(zhuǎn)化,顯然,經(jīng)過一段時間,基礎(chǔ)研究不能發(fā)現(xiàn)新的知識和新的現(xiàn)象后,也就沒有什么可以轉(zhuǎn)化的。所以,技術(shù)的發(fā)展是生根于基礎(chǔ)研究之中。
李克強總理在一次座談會上講道:我們要搞原始創(chuàng)新,就必須更加重視基礎(chǔ)研究,沒有扎實的基礎(chǔ)研究,就不可能有原始創(chuàng)新。國際數(shù)學(xué)界的最高獎項菲爾茲獎,中國至今沒有一人獲得,F(xiàn)在IT業(yè)發(fā)展迅猛,源代碼靠什么?靠數(shù)學(xué)!我們造大飛機(jī),但發(fā)動機(jī)還要買國外的,為什么?數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不行……所以,大學(xué)要從百年大計著眼,確實要有一批坐得住冷板凳的人。
2016年2月11日,麻省理工學(xué)院、加州理工學(xué)院以及美國國家科學(xué)基金在華盛頓進(jìn)行物理學(xué)界的一次歷史性發(fā)布:
人類首次直接探測到引力波,愛因斯坦百年前預(yù)見的一種時空干擾波。麻省理工學(xué)院校長賴夫(L. Rafael Reif)就人類首次探測到引力波于12日致信全校,信中明確地指出:我們今天慶祝的發(fā)現(xiàn)體現(xiàn)了基礎(chǔ)科學(xué)的悖論:
它是辛苦的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮途徛,又是震撼性的、革命性的和催化性的。沒有基礎(chǔ)科學(xué),最好的設(shè)想就無法得到改進(jìn),創(chuàng)新只能是小打小鬧。只有隨著基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)步,社會才能進(jìn)步。
在圣何塞州立大學(xué)舉辦感謝教授服務(wù)餐會,輪到教書30年的我演講,我讓負(fù)責(zé)人念我提供的德隆古爾(Will Allen Dromgoole)寫的詩歌《造橋者》:
在一個寒冷陰沉的夜晚,
一個老人走在孤獨的路上,
不久來到一個巨大、深厚的裂口,
裂口下流著遲緩的水流。
他在微暗中走過去,
但是,當(dāng)他安全到達(dá)彼岸時,
他回頭在那里造了一座橋梁。
旁邊一個旅人說:老人家,
你是在浪費你的力氣和精神,
因為這天結(jié)束時,你的旅程亦將結(jié)束,
你絕不會再經(jīng)過這里,
而你已渡過這個巨大、深厚的裂口,
你卻還要造一座橋,這是為了什么?
造橋的老人抬起他那灰白的頭,
說:這位朋友,在我來的這條路上,
有個少年跟在我后面,
他必定也會來到這裂口旁。
這個地方對我是沒構(gòu)成煩惱,
但對那位少年卻可能是個圈套。
因為他也必須在微暗中渡過這裂口,
我這座橋是為他而造的,這位朋友!
我只簡單地說:感謝圣何塞州立大學(xué)提供我機(jī)會從事教學(xué)和研究,我是為年輕一代造橋的人,如果有來生,我仍愿意從事教育的工作。
在我的散文集《夢里尋她千百度》中有一篇短文《我們都是造橋的人》,我寫道:有河,于是就應(yīng)該有橋,于是就有造橋的人。我們現(xiàn)在所取得的一些成績和成果,都是因為有許多人在我們的前面鋪路造橋。當(dāng)我們要走完人生道路時,不應(yīng)該忘記還有后來人,我們應(yīng)該給他們造路建橋。
俄羅斯和蘇聯(lián)有很好的科普傳統(tǒng),許多著名科學(xué)家十分重視科普工作。我小時候患有數(shù)學(xué)恐懼癥,在初一時看到從蘇聯(lián)翻譯的帶有故事性的趣味數(shù)學(xué)書才對數(shù)學(xué)有興趣,以后還成為數(shù)學(xué)工作者。讓數(shù)學(xué)家把他們掌握的那些抽象生僻的詞匯帶進(jìn)一般人的經(jīng)驗范圍卻是一件非常困難的事。我為了寫高度通俗化的類似法國數(shù)學(xué)家龐加萊(H.Poincar)能夠使工人、家庭婦女及教育水平不高的人看得懂的書,所費的時間比我寫數(shù)學(xué)論文還要多十倍以上。
這本書的對象是一般的讀者沒有經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的人、一些害怕數(shù)學(xué)或者對數(shù)學(xué)誤解的孩子。希望這套書能揭開數(shù)學(xué)神秘的面紗,讓更多人能欣賞它的美貌。希望一些對數(shù)學(xué)鄙視、認(rèn)為數(shù)學(xué)無用的人,能知道自己是多么無知和幼稚。因此我不要求讀者是個有高深數(shù)學(xué)知識、了解各種數(shù)學(xué)符號和公式的人,只要讀者能耐心看完,這套書能讓讀者了解科學(xué)工作者的想象力和人文情懷。對于有強烈求知欲的孩子,以及想在數(shù)學(xué)領(lǐng)域有創(chuàng)新工作的年輕人,我在這里介紹一些有深度的難題以及還未解決的問題,他們可以通過對這些問題的解決與探索提高自己的能力。我期盼著所有數(shù)學(xué)教師都能成為研究者,期盼著數(shù)學(xué)教學(xué)研究能真正在學(xué)校生根、開花、結(jié)果,這樣才能提高學(xué)生研究性學(xué)習(xí)能力和素養(yǎng)。貧瘠深山里的老師們,不像在城市的數(shù)學(xué)老師容易取得參考資料和信息資訊,想到他們匱乏的情況,因此在寫書過程中盡量搜羅一些資料和題目,讓他們?nèi)菀桌,讓這套書成為一個小型圖書館。對于學(xué)數(shù)學(xué)專業(yè)的朋友們、數(shù)學(xué)愛好者閱讀這套書也不會是浪費時間,你們會看到許多和你們專業(yè)不相關(guān)的數(shù)學(xué)家的故事,知道他們的研究方法,他山之石可以攻玉,或許得到啟示另辟新天地。
我想衷心感謝下面的朋友: 吳沛林、邵慰慈、高振濱、梁崇惠、梁培基、張;、劉宜春、鄭振勇、陳錦福、林節(jié)玄、林開亮、蕭文強、錢永紅、唐小明,李小露幫我把一些文稿打成文檔校對,提供意見和資料,感謝上海科學(xué)技術(shù)出版社編輯包惠芳、田廷彥為這套書的出版而奔忙。
2014年10月、11月、12月及2015年1月3日我進(jìn)入急診室9次,真是大難不死。覺得時不我待。∫s快工作。本來我計劃在2015年10月時寄第6、7集的書稿給出版社,不幸在9月我的電腦壞了,我前幾年寫的書稿和研究論文及資料都沒有了。我找朋友及大學(xué)電腦技工都沒法使我的硬盤資料恢復(fù)。四個月只好恢復(fù)數(shù)學(xué)研究,用研究忘卻失去文稿的悲傷。屋漏偏逢連夜雨,健康又出狀況。13個月前我動了食道裂孔疝手術(shù),把上升到橫膈膜上的胃拉下去,把食道孔與胃連接的賁門縫小,結(jié)果不能吃東西,食欲下降,體重迅速下降38磅,幾次因食物而嘔吐。2016年1月14日又發(fā)生嘔吐不止的情況,要進(jìn)入急診室。
在病房,我試寫了幾十年不寫的舊體詩:
病房抒懷一首
風(fēng)燭殘年病魔摧,
形容枯槁似犯囚。
好事多磨折騰頻,
電腦機(jī)毀文稿丟,
多年辛勞盡湮滅,
人無遠(yuǎn)慮近憂多。
枕戈達(dá)旦忍孤寂,
踟躕蝸行從頭越。
千難萬苦何所懼,
欲將心血灑寰宇。
我祈天公憫愚志,
不惜憐愛降霖雨。
蒼茫天地呈碧翠,
枯木逢春復(fù)蘇生。
榮譽財富身外物,
生命終結(jié)萬事空。
年輕時寫完第八集《數(shù)學(xué)和數(shù)學(xué)家的故事》時,我曾說:希望我有時間和余力能完成第九集到第四十集的計劃。屬于自己的日子已經(jīng)不多,不愿讓腦海中孕育出的眾多新思想和自己一同離去,生命是經(jīng)不起等待的,人生短暫,須只爭朝夕。身體虧損不易恢復(fù),終日無食欲。只要有力氣,精神好,我就盡力把這套書寫完,沒有忘記華羅庚教授的心愿:寸知片識獻(xiàn)人民。
為促進(jìn)中國科技和文化事業(yè)的發(fā)展起到積極作用,我希望讀者如有興趣可以發(fā)送電子郵件至: lixueshu2014@gmail.com,以和我交流。
2016.2.14于美國聯(lián)合市
序
前言
1. 眾數(shù)歸0的狄非游戲小學(xué)老師訓(xùn)練
孩子的一個游戲/ 1
狄非游戲/ 1
6次歸0的正方形/ 5
安琪拉的三角形游戲/ 6
歷史與推廣/ 9
動腦筋想想看/ 10
2. 幾何數(shù)列與級數(shù)/ 12
世界上最古老的數(shù)學(xué)趣題/ 18
函數(shù)的概念/ 18
動腦筋想想看/ 23
3. 魅力無窮的無字證明/ 25
平面幾何的兩個基本定理/ 26
勾股定理/ 28
其他一些有趣結(jié)果/ 31
與整數(shù)有關(guān)的結(jié)果/ 34
與三角比有關(guān)的定理/ 39
動腦筋想想看/ 40
4. 婆羅摩笈多定理/ 42
婆羅摩笈多的算術(shù)工作/ 43
婆羅摩笈多的幾何工作/ 44
婆羅摩笈多面積公式更一般的形式/ 49
動腦筋想想看/ 51
5. 給一名害怕幾何的學(xué)生的信/
53
一名害怕幾何的學(xué)生的來信/ 54
從托爾斯泰的一篇小說看幾何的用處/ 60
6. 勾股弦幻方組的三種構(gòu)造方法/ 66
引言/ 66
勾股定理的由來及用途/ 67
最早提出構(gòu)造勾股弦幻方組的學(xué)者/ 71
斯潘塞的一個魔三角/ 75
我們的工作/ 76
埃馬努伊利茲的勾股弦幻方組/ 78
EE型勾股弦幻方組的拓廣/ 79
拓廣勾股數(shù)組,6元2次勾股弦幻方組(4∶2型)/ 80
拓廣勾股數(shù)組,4元3次勾股弦幻方組(3∶1型)/ 82
拓廣勾股數(shù)組,5元3次勾股弦幻方組(4∶1型)/ 84
拓廣勾股數(shù)組,7元5次勾股弦幻方組(6∶1型)/ 86
用4階幻方為基圖擴(kuò)大倍數(shù)得到勾股弦幻方組的嘗試/ 87
用4階幻方構(gòu)造7元5次勾股弦幻方組(6∶1型)/ 88
用LL法構(gòu)造的勾股弦幻方組/ 89
勾3、股4、弦5幻方組/ 90
倍數(shù)勾股弦數(shù)組勾6、股8、弦10幻方組/ 92
勾股弦數(shù)組的拓廣: A3、B4、C5、D6幻方組/ 93
構(gòu)造勾股弦幻方組的三種方法大薈萃/ 95
對幻方遠(yuǎn)景展望/ 98
7. 速算那些事兒/ 100
我不知道我怎樣變成了速算神童/ 100
速算大師威廉·克萊因/ 105
8. 籠罩在神奇面紗之下的不定方程/ 118
困擾人們長達(dá)358年的不定方程/ 119
中國是研究不定方程最早的國家/ 121
馬克思解過的不定方程/ 124
民間流傳的不定方程/ 125
如何求二元一次不定方程的整數(shù)解/ 128
擋板法/ 132
兩個重要的二元二次不定方程/ 135
例題精解/ 137
一些優(yōu)秀的不定方程的著作/ 146
動腦筋想想看/ 146
9. 有益大腦的數(shù)學(xué)思維游戲/ 151
數(shù)圖/ 152
互素圖的數(shù)學(xué)游戲/ 155
邊互素圖的數(shù)學(xué)游戲/ 159
10. 熊全治的回憶/ 163
我的家世/ 166
我的小家庭/ 167
我所受的教育/ 168
我大學(xué)畢業(yè)后的初期生活/ 170
辦理留美手續(xù)/ 175
在印度和紐約/ 175
在密歇根/ 176
在威斯康星大學(xué)及西北大學(xué)/ 178
在哈佛大學(xué)/ 179
在理海大學(xué)/ 180
格羅夫教授之晚年/ 182
與邦皮亞尼教授之交往/ 182
與霍普夫教授之交往/ 183
與莫爾斯教授之交往/ 184
所擔(dān)任過的職務(wù)及職業(yè)活動/ 185
我的研究及著作/ 187
11. 給《與小王子遨游不同的數(shù)學(xué)世界》讀者的信/
189
參考文獻(xiàn)/ 196