正文 第11章 數學科學發現(4)(1 / 3)

運籌學在英語裏的原意是操作研究、作業研究、運用研究、作戰研究,譯作運籌學。中文的運籌則是來源於《史記》的“運籌策於帷幄之中,決勝於千裏之外”一語中“運籌”二字。

現在普遍認為,運籌學是近代應用數學的一個分支,主要是將生產、管理等事件中出現的一些帶有普遍性的運籌問題加以提煉,然後利用數學方法進行解決。前者提供模型,後者提供理論和方法。有的學者把運籌學描述為就組織係統的各種經營作出決策的科學手段。

敵我雙方交戰,要克敵製勝就要在了解雙方情況的基礎上,做出最優的對付敵人的方法,這就是古代的運籌學,但現代意義上的運籌學則是在20世紀40年代才開始興起的一門數學學科。

最初運籌學多運用於軍事活動中能用數量表達的有關策劃、管理發明的問題。著名的田忌賽馬就是運用運籌學原理來策劃、布局,從而取勝的。現在運籌學已經延伸到了社會生活的各個領域中了,在我們的日常生活中,也經常可見運籌學的身影。

現代意義上的運籌學,是在第二次世界大戰期間首先在英美兩國發展起來的。經過近一個世紀的發展,現在運籌學已經發展成包括好幾個分支的數學部門了。

關於運籌學還有一個生動有趣的故事,丁謂施工的故事。

宋真宗在位時,皇宮曾起火,大片的宮殿一夜之間變成了廢墟。於是宋真宗派當時的晉國公丁謂主持修繕這些被焚毀的宮殿。

當時,要完成這項重大的建築工程,麵臨著三個大問題:第一,需要把大量的廢墟垃圾清理掉;第二,要運來大批木材和石料;第三,要運來大量新土。清除垃圾和運來建築材料、新土,這些都要有大量的人力、物力來做保障。怎麼樣才能盡可能減少工程的成本呢?

丁謂仔細研究過後,終於得出了錦囊妙計:首先,從施工現場挖出一些大溝,把挖出來的土作為施工需要的新土備用,於是就解決了新土問題。第二步,從城外把汴水引入所挖的大溝中,這樣就可以利用木排及船隻運送木材石料,解決了木材石料的運輸問題。最後,等到材料運輸任務完成之後,再把溝中的水排掉,把工地上的垃圾填入溝內,使溝重新變為平地。這個方案,可謂是一石多鳥,節約了時間、成本、人力等等。

運籌學對人們的生活有很多現實意義,這就是運籌學,具有化腐朽為神奇力量的運籌學。中國有句成語叫做三思而後行,人們往往為自己的魯莽而付出代價,但是如果做事之前仔細想想,不但可以避免不必要的損失,還可以得到意外的收獲。

運籌學對我們的日常生活有重大的指導意義,在時間就是生命的時代,懂得運籌學、懂得提高效率的方法無疑會給我們贏得更多機會和時間。

羅氏幾何的創建

羅氏幾何一般指羅巴切夫斯基幾何(又稱雙曲幾何和黎曼橢圓幾何),簡稱非歐幾何。它與歐幾裏得幾何最主要的區別在於公理體係中采用了不同的平行公理。

羅氏幾何的平行公理是:通過直線外一點至少有兩條直線與已知直線平行。而黎曼幾何的平行公理是:同一平麵上的任意兩條直線一定相交。非歐幾裏得幾何學(即非歐幾何學)的創立,為數學的發展打開了另一扇門,它使數學界有了新的聲音,從此不再是歐氏幾何獨占江山了。這也是近代後期,數學中最為震撼人心的創舉了。它對幾何學的發展具有劃時代的意義。非歐幾何使人們對幾何學有了更加深入的了解與研究。

歐幾裏得的《幾何原本》在西方世界成為除了《聖經》而流傳最廣的書籍,它一直是幾何學的標準著作,盡管它還有許多不足之處。歐幾裏得幾何在大家心中就像是一條定理,它早已經深入人心了,要想推翻歐氏幾何而另立它說,可不是容易的事。

歐幾裏得幾何學的發現不是一個人的獨家專利,而是三位,他們是高斯(德國)、羅巴切夫斯基(俄國)和波爾約(匈牙利)三位數學家。其中羅巴切夫斯基和波爾約分別獨立地創立非歐幾何學,這是非歐幾何創作的重要一步。

羅巴切夫斯基是在19世紀初開始研究歐幾裏得平行公理問題的。在19世紀20年代,羅巴切夫斯基也與其他許多數學家一樣試圖證明歐幾裏得平行公理,後來,在經過大量的研究後,羅巴切夫斯基果斷地放棄了這種想法。羅巴切夫斯基在一次學術報告會上宣讀了他的關於非歐幾何學的論文——《幾何學原理的扼要闡述,暨平行線定理的個嚴格證明》,第一次公開了他推翻歐幾裏得幾何的理論。但是,人們接受新事物總是需要時間和反複地檢驗,這篇論文在當時並沒有立刻產生轟動效應。三年後,羅巴切夫斯基再一次發表了有關這個重大發現的文章,這也是關於非歐幾裏得幾何學的最早發表的文獻。羅巴切夫斯基在這篇論文裏在歐幾裏得幾何基礎上建立了一個全新的幾何體係,羅巴切夫斯基稱之為虛幾何學。

非歐幾何對物理學在20世紀初所產生的關於空間和時間的物理觀念的變革起到了作用,從根本上革新和拓展了人們對幾何學觀念的認識,對幾何學的發展有著不可言喻的貢獻。