斐波那契的兔子:改變數(shù)學(xué)的50個(gè)發(fā)現(xiàn)
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1分鐘為什么有60秒??jī)汕Ф嗄昵暗娜巳绾螠y(cè)量地球的周長(zhǎng)?計(jì)算機(jī)與程序員的真正鼻祖分別是誰(shuí)?猴子多了就能寫出莎士比亞嗎?一只蝴蝶如何引發(fā)龍卷風(fēng)?……本書從科學(xué)史的角度,依照時(shí)間順序介紹了有史以來(lái)具有突破性的50個(gè)重大數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)不僅是數(shù)學(xué)這門學(xué)科的飛躍,也影響著人類生活和世界科技的發(fā)展:從遠(yuǎn)古人類在骨頭上留下的計(jì)數(shù)刻痕,到只需按下按鈕就能自行運(yùn)算的機(jī)器,現(xiàn)代社會(huì)的幾乎每一個(gè)進(jìn)程和模式都以數(shù)學(xué)為核心。在這些問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)、探索和解決中,數(shù)學(xué)的純粹和邏輯之美盡數(shù)體現(xiàn)。不論你感興趣的是算術(shù)、幾何、統(tǒng)計(jì)、邏輯學(xué)還是計(jì)算機(jī)科學(xué),這本書都能讓你找到許多有趣且深具啟發(fā)性的解答。翻開這本書,你就能進(jìn)入這個(gè)用頭腦構(gòu)建出的世界,感受數(shù)學(xué)家們的奇思妙想。
★精選數(shù)學(xué)史上50個(gè)變革性突破,快速了解它們的發(fā)現(xiàn)、探索和解答過(guò)程,發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)與日常的緊密聯(lián)系,原來(lái)生活中使用的數(shù)學(xué)這樣出現(xiàn):阿拉伯?dāng)?shù)字其實(shí)起源于古印度,簡(jiǎn)單的勾股定理歷經(jīng)了千年證明,天花板上的蒼蠅啟發(fā)坐標(biāo)系的誕生……★以時(shí)間為序,回溯數(shù)學(xué)的發(fā)展歷程;用數(shù)學(xué)家串聯(lián),構(gòu)建從古到今的數(shù)學(xué)發(fā)展脈絡(luò)。代數(shù)、統(tǒng)計(jì)、幾何……無(wú)論對(duì)哪一門類感興趣,都能在這本書中找到回應(yīng);遇見(jiàn)斐波那契、牛頓、笛卡兒、圖靈等人類歷史上的杰出頭腦,從這些拓荒者和創(chuàng)新者事跡中獲得新知。★用通俗語(yǔ)言描述偉大發(fā)現(xiàn),快速輕松讀懂?dāng)?shù)學(xué)的樂(lè)趣。再現(xiàn)與這些發(fā)現(xiàn)相關(guān)的時(shí)代背景、軼聞趣事,從此數(shù)學(xué)和數(shù)學(xué)史都不再艱深難讀,適合科普愛(ài)好者、學(xué)生入門啟蒙。★后現(xiàn)代風(fēng)格插畫,活潑醒目、不拘一格,讓人過(guò)目難忘。全彩四色印刷,創(chuàng)意拼貼風(fēng)格,一本既潮又酷的趣味數(shù)學(xué)史!
數(shù)學(xué)以其自身模式和精妙之處區(qū)別于其他學(xué)科。這門學(xué)科的發(fā)展并不依賴外在的物質(zhì)世界,比如鉛的重量、天空的藍(lán)色、火藥的可燃性……數(shù)學(xué)上取得的進(jìn)步往往源于純粹的洞察力和邏輯。直至今日,數(shù)學(xué)家們?cè)谧V寫屬于他們的數(shù)學(xué)奇跡時(shí)也不過(guò)是用紙和筆。實(shí)驗(yàn)表明,烏鴉、大鼠、黑猩猩等許多動(dòng)物的計(jì)數(shù)能力都令人驚嘆。這么看來(lái),要說(shuō)早期人類也有不掰手指做心算的本事,倒在情理之中。畢達(dá)哥拉斯是早的數(shù)學(xué)先驅(qū)之一。約公元前580年,他出生于古希臘的薩摩斯島,后來(lái)在意大利南部的克羅托內(nèi)創(chuàng)辦了一所數(shù)學(xué)學(xué)校。在這所學(xué)校里,他的追隨者們戒食豆子、不許碰白色羽毛,也不許在陽(yáng)光下撒尿。雖然不是他創(chuàng)造了著名的畢達(dá)哥拉斯定理(a^2+b^2=c^2),但他證明了這一定理。事實(shí)上,他引入了證明的概念,這是數(shù)學(xué)的基本原則之一。在數(shù)學(xué)這門學(xué)科中,證明即一切;反之,科學(xué)無(wú)法證明任何東西。科學(xué)家能夠推翻某一觀點(diǎn),但永遠(yuǎn)無(wú)法證明它。證明是費(fèi)馬大定理的關(guān)鍵所在。在討論畢達(dá)哥拉斯定理的那一章1頁(yè)邊空白處,法國(guó)律師皮埃爾·德·費(fèi)馬寫道:當(dāng)整數(shù)n大于2時(shí),關(guān)于x、y、z 的方程x^n+y^n=z^n 沒(méi)有正整數(shù)解。除此之外,他還寫了一句話:我發(fā)現(xiàn)了一個(gè)絕妙的證明方法,不過(guò)這面的頁(yè)邊實(shí)在太窄了,寫不下。不過(guò),他的這一說(shuō)法直到1665年他去世后,才為世人所知。之后長(zhǎng)達(dá)330年的時(shí)間里,杰出的數(shù)學(xué)家們苦尋他的證法,卻徒勞無(wú)功。直到1994年,安德魯·懷爾斯終于解決了這個(gè)難題。但是,懷爾斯的證明足足列了150頁(yè),還使用了在費(fèi)馬那個(gè)時(shí)代還未知的數(shù)學(xué)方法。因此,我們可能永遠(yuǎn)都不會(huì)知道當(dāng)時(shí)的費(fèi)馬是否說(shuō)了真話。數(shù)學(xué)常用于解謎。比薩的萊昂納多(以斐波那契這個(gè)名字為人所知)在《計(jì)算之書》(Liber Abaci,1202)中以謎題的形式引入了一串新奇的數(shù)列。他讓讀者們想象有一對(duì)幼兔,它們長(zhǎng)大要一個(gè)月的時(shí)間,然后再過(guò)一個(gè)月,就能生下一對(duì)小兔子。而它們生下的這對(duì)小兔子,長(zhǎng)大又要一個(gè)月。那么問(wèn)題來(lái)了:每個(gè)月的月底會(huì)有幾對(duì)兔子?答案是1,1,2,3,5,8,13,21,34,…。這個(gè)數(shù)列可以無(wú)限遞推,其中每一項(xiàng)都等于前兩項(xiàng)之和。大自然中,斐波那契數(shù)列隨處可見(jiàn)。比方說(shuō),花通常有3、5或8片花瓣;松果上的鱗片通常在順時(shí)針?lè)较虺尸F(xiàn)8 條螺旋線,在逆時(shí)針?lè)较虺尸F(xiàn)13條螺旋線。斐波那契才智過(guò)人,他還學(xué)會(huì)了阿拉伯?dāng)?shù)字系統(tǒng),并將其引入西方世界。如果沒(méi)有這些前輩,緊隨其后的數(shù)學(xué)拓荒者們就永遠(yuǎn)都無(wú)法獲得更多發(fā)現(xiàn)。沒(méi)有斐波那契,牛頓和萊布尼茨就不會(huì)發(fā)明微積分;沒(méi)有微積分,歐拉、高斯、拉格朗日和帕斯卡的許多想法也無(wú)法為人所知;沒(méi)有這些想法,伽羅瓦、龐加萊、圖靈和米爾扎哈尼等人的研究也將舉步維艱……這樣的例子不勝枚舉。當(dāng)然,更別提費(fèi)馬大定理的證明了。所有這些數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn),包括斐波那契的兔子和他的數(shù)列,都是在前人的研究基礎(chǔ)上不斷向前發(fā)展、向外延伸的。正因如此,數(shù)學(xué)還有著更廣闊的疆域,待人們探索發(fā)現(xiàn)。
亞當(dāng)·哈特-戴維斯,英國(guó)科學(xué)家、作家、攝影師、電視節(jié)目主持人,畢業(yè)于牛津大學(xué)莫爾頓學(xué)院化學(xué)系,在約克大學(xué)取得有機(jī)金屬化學(xué)博士學(xué)位,之后曾在牛津大學(xué)出版社擔(dān)任科學(xué)圖書編輯。曾主持BBC的地方英雄明日世界等節(jié)目,成為知名的科普傳播人士。他擁有14個(gè)榮譽(yù)博士學(xué)位,曾獲得英國(guó)皇家工程院頒發(fā)的獎(jiǎng)?wù)隆?chuàng)作和參與編寫的著作超過(guò)30本,包括《薛定諤的貓:改變物理學(xué)的50個(gè)實(shí)驗(yàn)》《巴甫洛夫的狗:改變心理學(xué)的50個(gè)實(shí)驗(yàn)》《DK偉大工程》《DK科學(xué)百科》等。
引言1. 摸索前行:公元前20000公元前400年 約公元前20000年 伊尚戈骨上刻的是什么?遠(yuǎn)古人類 公元前20000前3400年 為什么是數(shù)到10?遠(yuǎn)古人類 約公元前2700年 為什么1分鐘有60秒?蘇美爾人 約公元前1650年 可以化圓為方嗎?古埃及人、古希臘人 約公元前1500年 埃及分?jǐn)?shù)怎么表示?古埃及人 約公元前530年 何為證明?畢達(dá)哥拉斯 約公元前400年 無(wú)限有多大?古希臘人2. 問(wèn)題和解題:公元前399公元628年 約公元前300年 誰(shuí)需要邏輯?歐幾里得 約公元前300年 質(zhì)數(shù)有多少?歐幾里得 約公元前250年 何為 ?阿基米德 約公元前240年 地球有多大?埃拉托色尼 約公元250年 代數(shù)之父多少歲?亞歷山大城的丟番圖 約公元628年 何為無(wú)?婆羅摩笈多3. 兔子與現(xiàn)實(shí):公元6291665年 約公元820年 不用數(shù)字能運(yùn)算嗎?阿爾-花剌子模 1202年 有多少只兔子?斐波那契 1572年 數(shù)字都是實(shí)數(shù)嗎?拉斐爾·邦貝利 1614年 如何用骨頭做加法?約翰·奈皮爾 1615年 酒桶有多大?約翰內(nèi)斯·開普勒 1637年 何為笛卡兒坐標(biāo)?笛卡兒 1653年 何為概率?布萊士·帕斯卡 1665年 如何計(jì)算寸步之速?艾薩克·牛頓、戈特弗里德·萊布尼茨4. 彌合數(shù)學(xué)中的鴻溝:16661796年 1728年 何為歐拉數(shù)?萊昂哈德·歐拉 1736年 你能一次性走完7座橋嗎?萊昂哈德·歐拉 1742年 偶數(shù)能被分成質(zhì)數(shù)嗎?克里斯蒂安·哥德巴赫 1752年 如何計(jì)算流量?丹尼爾·伯努利 1772年 浩瀚宇宙,何處停留?約瑟夫-路易·拉格朗日 1796年 螞蟻知道自己在球上嗎?卡爾·弗里德里希·高斯5. 救生、邏輯和實(shí)驗(yàn):17971899年 1807年 波如何導(dǎo)致溫室效應(yīng)?讓-巴普蒂斯·傅里葉 1815年 振動(dòng)如何產(chǎn)生圖案?瑪麗-索菲·熱爾曼 1832年 何以為解?埃瓦里斯特·伽羅瓦 1837年 機(jī)器能制表嗎?查爾斯·巴貝奇、阿達(dá)·洛芙萊斯 1847年 何為思維定律?喬治·布爾 1856年 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如何救死扶傷?弗洛倫斯·南丁格爾 1858年 幾個(gè)側(cè)面和幾條邊?奧古斯特·莫比烏斯、約翰·本尼迪克特·利斯廷 1881年 歸入哪個(gè)圓?約翰·維恩 1899年 為什么存在混沌系統(tǒng)?亨利·龐加萊6. 在思想和宇宙中:19001949年 1913年 猴子多了就能寫出莎士比亞嗎?埃米爾·博雷爾 1918年 能量始終守恒嗎?艾米·諾特 1918年 的士數(shù)趣味知多少?斯里尼瓦瑟·拉馬努金 1928年 取勝的方法?約翰·馮·諾依曼 1931年 是否完備?庫(kù)爾特·哥德爾 1948年 何為反饋回路?諾伯特·維納 1948年 傳輸信息的方式?克勞德·香農(nóng) 1949年 該不該改變策略?約翰·納什7. 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)時(shí)代:1950 年至今 1950 年 機(jī)器能解決所有問(wèn)題嗎?艾倫·圖靈 1963 年 蝴蝶如何引發(fā)龍卷風(fēng)?愛(ài)德華·洛倫茲 1974 年 飛鏢和風(fēng)箏鋪就了什么?羅杰·彭羅斯、莫里茨·科內(nèi)利斯·埃舍爾 1994 年 費(fèi)馬真的證明了嗎?安德魯·懷爾斯 2014 年 物體如何沿曲面運(yùn)動(dòng)?瑪麗亞姆·米爾扎哈尼 2018 年 何為盾狀棱柱?佩德羅·戈麥斯·加爾韋茲等名詞表