1983年,日本東京大學的兩位學者利用超高速的HITAC電子計算機,把π算到了16777216位,他們打算在不久的將來把計算位數再要翻一番,並最終突破1億位大關。
數學競賽得獎最多的國家
1959年,羅馬尼亞“物理數學學會”向東歐七國發出邀請,建議在布加勒斯特舉行第一屆國際數學奧林匹克。以後,每年比賽一次,從未間斷。比賽的東道國大都是東歐國家,隻有第十八屆比賽是在奧地利舉行的。
開始幾年,參加者隻是前蘇聯和東歐一些國家。到1967年,英國、法國和瑞典也參加了;從1974年起,美國也開始參加。最近幾屆的參加國已有20個以上,其中亞洲國家有蒙古和越南。
根據曆屆比賽的統計結果,無論從團體總分以及獲得一等獎的人數來看,前蘇聯都名列第一,處於遙遙領先的地位。
前蘇聯從1934年開始就舉辦數學競賽。舉辦數學競賽的地方,不僅有莫斯科、列寧格勒、基輔等大城市,甚至還有一些中小城市。
全蘇數學競賽的試題內容,也是從淺到深,各種程度的題目都有,所用的數學工具雖然簡單,但往往需要過人的機智才能解決。前蘇聯正是從大量數學愛好者中層層“篩選”而培養出尖子的。由於尖子們“身經百戰”,因此在國際比賽中也就得分較多。
前蘇聯的一些著名數學家,如概率論大師廓爾莫郭洛夫、數學分析專家欣欽等,也經常為全蘇數學競賽出一些妙趣橫生、難度很大的題目。在比賽以前,還請各方麵的專家為考生作若幹次專題講演。這些措施在培養一支高水平的數學後備軍方麵起了積極的作用。
最古老的數學文獻
科學的萌芽可以追溯到幾萬年以前,零星的有關數學的考古發現也至少有5000年的曆史了。但是現存的專門記錄數學的比較係統的文獻,當以公元前1700年左右的埃及草片文書為最古老。
古埃及人用墨水在一種紙莎草“紙”上記錄各種文獻,這種“紙”有的就是草葉,有的是把草的髓部緊壓後再切成薄片。1858年,蘇格蘭古董商蘭德在尼羅河邊的小鎮買下了一批草片文書,全部是數學文獻,人稱蘭德草片,現藏在英國博物館。1893年俄國的戈裏尼曉夫也買到一批草片,後被稱之為莫斯科草片。蘭德草片中許多草片連在一起,稱為草卷,最大的一卷高03米,長達55米。
在這些草片裏有數學問題和解答。蘭德草片中有85題,莫斯科草片中有25題,都是用象形文字寫的。經過研究和翻譯,發現草片文書已經有分數,能用算術解含一個未知量的一次方程或簡單二次方程,會計算矩形、梯形和三角形的麵積。例如蘭德草片中的第63題是“把700塊麵包分發給4人,第一人是2/3,第二人1/2,第三人1/3,第四人1/4”。
和埃及草片文書的時間差不多的還有巴比倫人(在今伊拉克)的泥版文書,這是當膠泥未幹時刻上字然後曬幹保存下來的,但這種早期泥版保存下來的不多,遠不如埃及草卷來得全麵而係統。
最高榮譽的數學獎
聞名於世的諾貝爾科學獎中沒有數學獎,所以國際數學家會議從1936年起頒發菲爾茲獎章,它是世界上最高的數學獎,同諾貝爾獎金一樣享有國際盛名。
菲爾茲是加拿大數學家。1924年,國際數學家會議在加拿大多倫多舉行,菲爾茲是會議的組織者,他倡議設立數學獎,並把會議剩餘的經費作為基金。1932年,菲爾茲去世。同年,於蘇黎世召開的國際數學家會議接受了菲爾茲的倡議。1936年,國際數學家會議在奧斯陸舉行,第一次頒發了菲爾茲獎章。
國際數學家會議每四年舉行1次,每次會議上把菲爾茲金質獎章授予那些對數學領域作出卓越貢獻的人,一般每次授予2至4人。根據菲爾茲的倡議,不僅要獎勵已獲得的成果,而且要鼓勵獲獎者取得進一步的成就。這意味著獎章隻能授予比較年青的數學家。到目前為止,共有24人獲獎,都不超過40歲。這一點是和諾貝爾獎金不相同的。
最近的國際數學家會議是1978年在芬蘭的赫爾辛基舉行的。法國的德利涅(34歲)、美國的費弗曼(29歲)、奎林(38歲)、前蘇聯的瑪利古斯(32歲)四人獲獎。瑪利古斯在前蘇聯國內不受重視,政府不批準他參加國際會議。當赫爾辛基會議宣布缺席授予瑪利古斯菲爾茲獎時,全場起立,鼓掌致敬。
1982年頒布得獎的名單:法國的孔耐、美國的色斯頓以及中國的丘成桐。丘成桐是獲得這項榮譽的第一位中國人,他1949年出生於廣東,後去香港,在美國加州大學獲博士學位,現為普林斯頓研究院教授。
非歐幾何的創始人
歐幾裏得的《幾何原本》至今仍然是中學平麵幾何的基石。《幾何原本》共13卷,第一卷上有35條定義,5條公理和5條公設。這些公理和公設是全書的基石,其他的命題和定理都是這些定義、公理和公設的邏輯推理。
在5條公設中,前四條都容易驗證,如兩點之間可以連一直線。但是,第五公設“通過直線外一點,能並且隻能作一條平行於原來直線的直線”很難驗證。歐幾裏得本人也懷疑這一點,總是盡量避免引用它。因此在《幾何原本》中,前二十八個命題的證明中沒有用到第五公設;直到第二十九個命題時,不得不用第五公設。
能不能把第五公設刪掉?能不能由其他公理、公設來證明第五公設?自公元5世紀來,探索這一問題的人曆代不絕。1815年,羅巴切夫斯基開始研究第五公設,經過10年的冥思苦索,公開聲明第五公設是不能用其他公設、公理證明的;並且采用了一條與第五公設相反的公理,即“經過直線外已知點至少可以作兩條直線和已知直線不相交”。由其他原來的公設、公理和修改了的第五公設(即上麵講的公理)組成了新的公理體係。形成了新的非歐幾何學,其嚴密性不亞於歐幾裏得幾何。人們稱新的幾何學為羅巴切夫斯基幾何。
從羅巴切夫斯基的公理體係出發,用邏輯推理的方法,可以得出與歐幾裏得幾何截然不同的結果。如兩平行線之間的距離不相等,三角形內角之和小於180°等。
高斯很早就提出了非歐幾何的輪廓。但是,他生前始終沒有發表這一成果。高斯的同學伏爾剛·鮑耶終身從事第五公設的證明,毫無成就,內心非常痛苦。他的兒子約·鮑耶繼續鑽研這一難題,終於在彼此獨立的情況下,比羅巴切夫斯基遲幾年發表非歐幾何的成果。因此,約·鮑耶也成為非歐幾何的創始人之一。
最大數字的表示法
在古代人的心目中,那些很大的數目字,如天上星星的顆數,岸邊砂子的粒數,一場傾盆大雨落下的雨點數等等,他們無以名之,隻好籠統地說是“不計其數”了。
首先提出記述龐大數字的人是公元前3世紀古希臘的數學家兼物理學家阿基米德,他在其名著《砂粒計數》中提出的方法,同現代科學中表達大數目字的方法很類似。他從當時古希臘算術中最大的數“萬”開始,引進一個新數“萬萬”(億)作為第二階,然後是“億億”(第三階單位),“億億億”(第四階單位)等等。
大乘佛教中也有許多表示巨大數字的名稱,如“恒河沙”、“那由他”等等,最大的一個名叫“阿僧祗”,據說相當於10110。在英文中通常用centillion表示最大的數字,意思就是1的後麵再加600個零。較此更大的數便得用文字來說明。有人還設計出一個單詞milli-millimillillion,其意為10的60億次方,也可叫Megiston,這個字普通用記號⑩來表示。但是因為這個數字實在太龐大了,所以已經沒有什麼實質的意義。目前可觀察到的這部分宇宙(即總星係)中,質子和中子的全部總數也不過是1080而已!已故的美國哥倫比亞大學教授、數學家愛德華·卡斯納創立了一個表示大數的詞,叫做googol,它相當於10100。從1010到10100則稱為googol群。
在數學界已為人相當熟悉的最大數字,根據其創用者的姓,取名為Skewes,這個數是10的10次方的10次方的3次方。首先提出的人史丘斯(Skewes)現任南非開普頓大學教授,他於1933年及1955年在兩篇有關素數的論文中提到過它。
數學家的文學修養
著名數學家徐利治先生把自己的治學經驗概括為:培養興趣、追求簡易、重視直觀、學會抽象、不怕計算等五個方麵。最近他在南京講學時又特意補上一條—喜愛文學,並諄諄教導後學,不可忽視文學修養。在不少人看來,數學和文學似乎是磁鐵的兩極,前者靠理性思維,後者屬形象思維,兩者互相排斥。然而曆史上許多大數學家都有較好的文學修養,笛卡爾對詩歌情有獨鍾,認為“詩是激情和想象力的產物”,詩人靠想象力讓知識的種子迸發火花。為馬克思所敬仰的數學家萊布尼茲,從小對詩歌和曆史懷有濃厚的興趣。他充分利用家中藏書,博古通今,為後來在哲學、數學等一係列學科取得開創性成果打下堅實基礎。數學王子高斯在哥廷報大學就讀期間,最喜好的兩門學科是數學和語言,並終生保持對它們的愛好。他大學一年級從圖書館所借閱的25本書中,人文學科類就占了20本。正當作數學家還是語言學家的念頭在腦中徘徊時,19歲的高斯成功地解決了正17邊形的尺規作圖問題而堅定了從事教學研究的信念。繼高斯之後的偉大數學家柯西從小喜愛數學,當一個念頭閃過腦海時,他常會中斷其他事,在本上算數畫圖。
他的數學天賦被數學家拉普拉斯和拉格朗日發現。據說拉格朗日曾預言柯西將成為了不起的大數學家,並告誡其父不要讓孩子過早接觸數學,以免誤入歧途,成為“不知道怎樣使用自己語言”的大數學家。慶幸的是,柯西的小學是在家裏上的,在其父循循善誘下,係統學習了古典語言、曆史、詩歌等。具有傳奇色彩的是,柯西政治流亡國外時,曾在意大利的一所大學裏講授過文學詩詞課,並有《論詩詞創作法》一書留世。柯西的文學功底由此可見一斑。G波利亞年輕時對文學特別感興趣,尤其喜歡德國大詩人海涅的作品,並以與海涅同日出生而驕傲,曾因把其作品譯成匈牙利文而獲獎。1921年來中國講學的羅素是當代著名的哲學家、數理邏輯學家,著名的“理發師悖論”的發現者。但他也是一個文學家,有多篇小說集出版發行。令許多專業作家大跌眼鏡的是,非科班出身的他於1950年獲得諾貝爾文學獎。
再看著國內的數學家。華羅庚能詩善文,所寫的科普文章居高臨下,通俗易懂,是值得後人效法的楷模。蘇步青自幼熱愛舊體詩詞,讀過許多文史書籍。他把詩詞作為自己的業餘愛好,靠它來調劑生活。許寶綜自幼即習古典文學,10歲後學作古文,文章言簡意豐,功底非同尋常。李國平不僅是中國的“複分析”奠基人之一,也是一位優秀的詩人,其詩集《李國平詩選》1990年由武漢大學出版社出版發行,序言則是蘇步青的一首頌詩:“名揚四海句清新,文字縱橫如有神。氣吞長虹連廣宇,力揮彩筆淨凡塵。東西南北徑行遍,春夏秋冬人夢頻。拙我生平偏愛詠,輸君珠玉得安貧。”傳為數壇佳話。
數學和文學是相通的。學習數學的人要注重文學修養,有誌於數學的年輕人尤其不要忽視這一點。
數學比喻
許多名人喜歡用數學比喻,往往出語幽默、灰諧,好比深山聞鍾,讓人記憶久遠。
古希臘哲學家芝諾號稱“悖論之父”,他有四個數學悖論一直傳到今天。他曾講過一句名言:“大圓圈比小圓圈掌握的知識要多一點,但因為大圓圈的圓周比小圓圈的長,所以它與外界空白的接觸麵也就比小圓圈大,因此更感到知識的不足,需要努力去學習。”
人民教育家陶行知先生曾經說,他有八位好朋友做幫手,使他少犯錯誤,甚至可以不犯錯誤。他編了一首歌,讀起來非常動聽:我有八位好朋友,肯把萬事指導我。你若想問真姓名,名字不同都姓何。何事、何故、何人、何如、何時、何來、何去,好像弟弟與哥哥。
還有一個西洋派,姓名顛倒叫幾何。若向八賢常請教,雖是笨人少錯誤。美國作家傑克·倫敦成名後,曾收到過一位女士的求愛信:“你有一個出眾的名聲,我有一個高貴的地位。這兩者加起來,再乘上萬能的黃金,足以使我們建立起一個天堂都不能比擬的美滿家庭。”傑克·倫敦連忙回信,他答得很妙:“根據你列出的那道愛情公式,我看還要開平方!不過這個平方根卻是負數。”
桌麵怎樣剪和拚
這是一塊邊角料,小花想把它做成一張方形桌麵,請你幫她設計一下,該怎樣剪和拚?
[答案:如圖:]