寫給好奇者的數(shù)學(xué)世界入門書。用數(shù)字丈量人類文明的旅程。德國科學(xué)基金會傳播者獎、德國物理學(xué)會自然科學(xué)出版獎、德國數(shù)學(xué)與自然科學(xué)促進協(xié)會阿基米德獎獲得者新作。)
★德國科學(xué)基金會傳播者獎、德國物理學(xué)會自然科學(xué)出版獎、德國數(shù)學(xué)與自然科學(xué)促進協(xié)會阿基米德獎獲得者新作。德國兩大報紙《法蘭克福匯報》和《南德意志報》撰文強烈推薦圖書。
★作者阿爾布雷希特·貝特爾斯帕赫是全球火爆的網(wǎng)紅數(shù)學(xué)家,拿國際大獎拿到手軟的暢銷書作家。
★這是一本寫給好奇者的數(shù)學(xué)世界入門書!這里不講太多復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算,有的是歷史趣聞、傳奇故事等。如果你憎恨枯燥乏味的數(shù)學(xué)書,一定不要錯過這本有趣的書。
★這是一部充滿奇聞軼事的數(shù)學(xué)家傳記!擁有超強大腦的科學(xué)英雄發(fā)現(xiàn)數(shù)字的離奇故事,數(shù)學(xué)問題的意外發(fā)現(xiàn)及由此引發(fā)的其他迷人猜想,每一個有趣的數(shù)學(xué)問題及其背后,都有一個段離奇曲折的故事。
★這本書中充滿了稀奇古怪的科學(xué)新知。數(shù)學(xué)家奇妙的構(gòu)思、大膽的想象,腦洞大開的知識,每一頁都是滿滿的知識點,在無限暢想之余,讓你輕松get超多數(shù)學(xué)新知,滿足你對數(shù)字終極之美的狂熱與追求!
★閱讀本書不需要太多的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識,只需要你抱著一顆好奇的心。
前言
早在 3 萬年前,或許是出于對實用性的追求,人類 創(chuàng)造出了數(shù)字。當(dāng)時,人們利用在物體上刻痕的方式進 行計數(shù)。數(shù)字的使用標(biāo)志著人類從對事物定性的、帶有 主觀色彩的評估向定量的、有客觀結(jié)論輔助的評估過渡。 關(guān)于數(shù)量的多少等相類似的問題都可以由數(shù)字客觀地決 定,而不會受到諸如等級、權(quán)勢或聲譽等因素的影響, 因此用數(shù)字評估相對來說是公平的。
除了用于解決實際問題外,數(shù)字從一開始還在人們 認(rèn)識、探索世界方面發(fā)揮著重要作用。在所有人類文化 中,關(guān)于宇宙學(xué)的問題總會被提及,比如太陽、月亮和 星星在天空中的位置為什么會移動?是如何移動的?按 照什么規(guī)律移動?很多神話傳說常常試圖對此類問題進行解答。其實,對這些問題的解釋是有科學(xué)依據(jù)的,因 為人們所預(yù)測的結(jié)果是依據(jù)表格中記錄的數(shù)字總結(jié)分析 得出的。當(dāng)人們試圖觀察、記錄天體并得出結(jié)果時,便 誕生了天文學(xué)。公元前 3000 年,美索不達米亞的數(shù)學(xué) 家就是這一領(lǐng)域的先驅(qū)。
公元前 6 世紀(jì),畢達哥拉斯學(xué)派 a 賦予了數(shù)字新的 含義。當(dāng)時,科學(xué)界的核心問題是探討世界存在的本原, 是什么使世界的存在成為可能并保持活力。對于這個問 題,人們給出的答案各不相同,但對于畢達哥拉斯來說, 答案是明確的:數(shù)字是事物決定性的基礎(chǔ)。這意味著人 們不僅可以在世間萬物的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)數(shù)字,用數(shù)字來描 述世界,而且最重要的是,數(shù)字是宇宙運行的基礎(chǔ)。萬 物皆是由數(shù)字組成的,可以說,沒有數(shù)字,世界就無法 正常運轉(zhuǎn)。
綜上所述,數(shù)字是非常重要的,它們是開啟世界之 門的鑰匙。
這不僅適用于廣義上的數(shù)字,也同樣適用于狹義上 的數(shù)字。因此,本書要為大家解答的就是:個別數(shù)字有 什么特殊的含義嗎?還是每個數(shù)字都有它獨特的意義 呢?每個數(shù)字都是開啟世界某一領(lǐng)域的鑰匙嗎?
關(guān)于這一問題,人們有兩種截然不同的觀點。
第一種觀點是:在這些數(shù)字中,每個數(shù)字都與其他 數(shù)字一樣。也就是說,所有的數(shù)字都是同樣有趣或者無 趣,沒有哪個數(shù)字比其他數(shù)字特殊。數(shù)字只有在作為一 個整體時才有意義。
這一觀點的支持者們認(rèn)為,數(shù)字就像數(shù)軸上的點, 這些點排成一排,像無限長的珍珠串一樣。從這個角度 來看,諸如我們從哪個數(shù)字開始數(shù)?或者我們朝 哪個方向去數(shù)?是完全無所謂的,因為這些數(shù)字看起 來極其相似。因此,數(shù)字的名稱只是表面上的稱呼,與 數(shù)字的本質(zhì)毫無關(guān)系。
第二種觀點與第一種截然相反,認(rèn)為每一個數(shù)字都 是特殊的,沒有哪兩個數(shù)字是一樣的,每一個數(shù)字都有 其獨有的特征。
數(shù)學(xué)家們有時也會支持這種觀點,他們認(rèn)為所有的數(shù)字都是有趣的,甚至通過證明來支持這種說法。 假設(shè)存在一些無趣的數(shù)字,那么還會有一個更小的無趣 的數(shù)字存在這一點無疑是數(shù)字本身的一個非常有趣 的屬性。
我個人比較傾向第二種觀點;蛟S并不是每一個數(shù) 字都很有趣,但許多數(shù)字都具有很明顯的特征,尤其是 數(shù)值較小的數(shù)字。因此,不同的數(shù)字有著不同的特征。 比如,當(dāng)我們談到數(shù)字 6,7 和 8 的時候,你不僅會想 到這些數(shù)字像門牌號一樣按順序排列,還會不由自主地 發(fā)覺有些事物只與其中的一個數(shù)字相匹配,而不適用于 另外兩個數(shù)字。
是什么讓數(shù)字如此有趣呢?當(dāng)然,除了數(shù)字本身的 數(shù)學(xué)屬性以外,還包括數(shù)字背后的傳說和故事,或者說 人們對數(shù)字的接受史。這本書試圖解答人們這兩個方面 的疑惑,并探索它們是否關(guān)聯(lián)、如何關(guān)聯(lián)。例如,人們 可能會問,數(shù)字的數(shù)學(xué)屬性是否也可以解釋它們的文化 歷史意義或在日常生活中的用途。
當(dāng)我們考慮一個數(shù)字的數(shù)學(xué)屬性時,我們大多會想 到這樣的問題:它能被其他數(shù)字整除嗎?或者,它是一個質(zhì)數(shù)(也叫素數(shù))或平方數(shù)(也叫正方形數(shù))嗎? 它與其他數(shù)字是什么關(guān)系?它是一個無理數(shù)嗎?
而當(dāng)我們談及數(shù)字?jǐn)?shù)學(xué)以外的屬性時,或許會聯(lián)想 到以下幾個方面,如童話故事中的數(shù)字、宗教中的數(shù)字、 自然界中的數(shù)字等,當(dāng)然也有一些故事不單單以數(shù)字為 主題,還涉及數(shù)學(xué)家們的逸事。
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本書中所提到的數(shù)字都有單獨一章專門介紹。你可 以了解數(shù)值小一點的數(shù)字(如 1,2,3 和 0),或者數(shù) 值大一點的數(shù)字(如人類有史以來數(shù)到的最大的數(shù)字), 也可以了解到如 或圓周率 這樣特殊的數(shù)字。
盡管有關(guān)其中一些數(shù)字的圖書可能(或許已經(jīng))編 寫得很厚,但本書中介紹這些數(shù)字的篇幅基本相同。你 可以根據(jù)自己的喜好,按任何順序閱讀本書。
無論你是否有數(shù)學(xué)知識的基礎(chǔ),都不會影響你閱讀 本書。在閱讀過程中,你還會在不經(jīng)意間學(xué)習(xí)到一些數(shù) 學(xué)知識。如果遇到有關(guān)聯(lián)的數(shù)字,還會涉及二進制數(shù)、三角形數(shù)、完全數(shù)、球體堆積、帕斯卡三角形、柏拉圖 立體或無理數(shù)、無窮大以及一些尚未解決的數(shù)學(xué)問題等。
另外,本書的大多數(shù)章后面還配有附加信息,其中 涉及相關(guān)數(shù)字的數(shù)學(xué)信息,以及其他方面的一些信息。
在此,我要感謝我身邊的很多人,感謝他們在過去 的幾年里激勵我思考,與我共同探討,幫助我撰寫出有 關(guān)數(shù)字的奇妙故事。我在與他們的交流中解開疑惑,獲 取靈感,汲取精華,最后總結(jié)成文,這些經(jīng)歷都是成就 本書的寶貴財富。
我希望這些關(guān)于數(shù)字的趣味故事能給廣大讀者帶來 啟發(fā),為你們開啟通往數(shù)字世界的大門。此外,這些有 關(guān)數(shù)字的實例也有助于你們更好地理解現(xiàn)實世界和人類 的精神世界。