《经济学人》(The Economist)、《科学美国人》(Scientific American)、《出版人週刊》(Publishers Weekly)一致推荐!全球销量逾百万册!
2004国际毕达哥拉斯奖、2007卡尔.沙根科普奖得主最新力作,台师大数学系洪万生教授领军翻译。
数学,是一切科学学习的基础。
唯有数学,才能显现万物背后隐藏的真理。
一切都不只是数目而已。了解数学,从这里开始。
在古埃及和巴比伦时期,数学只是有关数目的学问。古希腊的数学家关心起几何学,数学开始和形状有关。十七世纪中叶,牛顿和莱布尼兹分别发明微积分,数学变成了研究数目、形状、运动、变化及空间的一门学问。时至今日,它已是一个包含六、七十个不同范畴的庞大知识体系。
讲起数学,绝大多数人脑中浮现的,不是艰涩难懂的公式,就是死记硬背的痛苦体验。数学其实是一种模式的科学,是我们看待世界,包括外在的物理、生物与社会世界,以及内在心灵世界的一种方式。杰出的英国数学家哈代(G. H. Hardy)说:「数学家的模式,就好比画家或诗人的模式一样,必须是美的;其理念就像色彩或文字一样,必须按和谐的方式安排在一起。」
所以,数学是美的,而那种美隐藏在数目、点、线与面、几何图形、函数等符号中。是什么东西让一架巨型喷射机能浮在空气中?是什么原因促使飞行器以外的物体坠地?数学让那些看不见的变得可见,数学要用证明的确定性,勾勒出真理的恆久。
从古典数学(代数)到现代语言分析,从几何学、微积分到拓朴学、统计学及物理学,本书将揭示我们如何用数学去看见那些不可见的结构,去理解生活周遭的诸多现象。你可能会发现你所遭遇到的视界既怪异又陌生,就像那些遥远的土地一样。但那并不是一个遥远的地方,那是我们居住的宇宙。
伽利略曾说:「自然这部大书只能被那些通晓其中所写语言的人阅读。这个语言正是数学。」就让本书作者德福林,这位精通数学语言的导师,带领各位从头、重新认识这门瑰美的学问。
本书特色
叙述俐落简洁、不拖泥带水,清晰道出数学的面貌。
涵盖诸多数学重要领域及概念,能同时满足高中生、大学生与社会人士的需求。
讲述数学理论之美,是学生必备的经典案头书籍!
不只可以认识到一般数学书籍都有提及的代数、微积分、几何学、拓朴学,还能看到数学在统计学、物理学及语言学上的应用,更能对数学从古至今的发展历史了然于胸。
道出数学的本质,读者对其能有最深刻的认识,日后学习各项定理及观念,可以更容易上手,不易再为数目等符号所累,而丧失了体会数目、形状、运动、变化、空间之美的机会。
The Economist、Scientific American、Wired、Publishers Weekly一致郑重推荐!
作者为史丹佛大学资深教授,曾获2004国际毕达哥拉斯奖、2007卡尔.沙根科普奖。
由台师大数学系洪万生教授领军翻译。
借由观看数学如何协助逻辑学、语言学、统计学、物理学等学科建立理论,读者可以获得学习科学各学门的重要基础,在理科领域无往不利。
作者简介
Keith Devlin齐斯.德福林
2004国际毕达哥拉斯奖(International Pythagoras Prize)、2007卡尔.沙根科普奖(Carl Sagan Prize for Science Popularization)得主,史丹佛大学人文科学与先端科技研究中心(H-STAR)共同创办人及资深研究员,同时也是该校Media X研究计画的创立人之一。人称「Math Guy」的德福林教授研究领域广泛,包括数学认知、推理模式与讯息理论等,并钻研以不同媒介传授数学予多元大众,致力推广「软数学」的观念。已出版着作近三十本,发表论文逾八十篇。目前居于加州帕洛阿尔托(Palo Alto)市。
译者简介
洪万生
美国纽约市立大学(CUNY)博士,主修数学史、科学史,辅修数学哲学、科学哲学。曾任职台湾师范大学数学系,讲授数学(社会)史、数学哲学与HPM(数学史与数学教育之关连)专题,并主持「台湾数学博物馆」(museum.math.ntnu.edu.tw)网站,透过网路结合科普同好,分享国内外数学普及活动的学术与教育资源,对于推广数学普及读物的书写、出版及阅读不遗余力。
洪赞天
美国纽约州立大学水牛城分校英文系毕。
苏意雯
国立台湾师范大学数学博士,现任教于台北市立教育大学数学资讯教育学系。自从大学时代接触数学史之后,便深深为数学的文化面向所吸引,在洪万生教授及林福来教授的指导下,完成国内第一本讨论数学史与数学教育之关连的博士论文。推广数学普及着作的阅读。与大朋友、小朋友分享更多元的数学观,是过去、现在及未来一直努力的方向。
英家铭
一九七四年生。国立台湾师范大学数学系博士,师承洪万生教授,专攻东亚数学史,并关注数学史融入数学教育的议题。曾任国中教师与大学助教,现任中原大学应用数学系讲师。他对历史、哲学、语言等有广泛的兴趣,并将这些内容融入中学的演讲,以及大学通识课程「数学与文化」的教材中。他也热爱棒球与科幻,是兄弟象迷与 Star Trek 影迷。
〈译者序〉
直指数学知识核心的模式 洪万生
何谓数学?有关这个问题的答案,当然没有标准的版本。以最近台湾所出版的数学普及书籍为例,从新潮的《社会组也学得好的数学十堂课》,到古典的《数学是什么?》,都企图回答此一问题,而且,它们各自的作者显然都提供了相当成功的现身说法。如此说来,本书《数学的语言》之卖点何在?难道这纯粹只是出版社编辑想凑个热闹?
事实上,新潮也罢,古典也罢,前两书的解说策略显然都直接诉求了数学知识活动的参与,换言之,正如同数学家的谆谆告诫:想要理解数学是什么,最好的进路就是做数学(do mathematics)!因此,针对前两书,你必须备好纸笔,专注地跟着计算与论证,否则阅读的效果自然大打折扣。然而,《数学的语言》却完全不同,正如作者指出:本书是「按照更大读者群可以接近的一种格式」,述说「数学是有关模式的鑑别与研究之故事」。既然如此,作者的书写在论述(discourse)与叙事(narrative)之间,就力求折衷与平衡。而这,当然也允许本书的形式与内容,为它自身的普及属性,做了最有说服力的背书。
本书既然强调叙事,那么,如何以「模式」(pattern)为主轴,或许是最佳抉择。这是因为从一九八○年代以来,数学家大都同意何谓数学的这一个新解:数学是研究模式的一种科学(a science of patterns)。如此一来,我们所熟悉的数学分支,就可以综合统摄在模式之下了。譬如说,算术与数论研究数目与计算之模式;几何学研究图形之模式;微积分允许我们处理运动之模式;逻辑学研究推论之模式;机率论处理机会之模式;拓朴学研究邻近与位置之模式,等等。而为了传递数学的这个现代定义的一些讯息,「本书将运用八个主题,涵盖计算模式、推论与沟通模式、运动与变化模式、形状模式、对称与规则模式、位置模式、机会模式,以及宇宙的基本模式」。无疑地,这种说法将数学从它传统上被认定为最直观的(或狭隘的)研究对象(如数目与图形)解放出来,从而可以从容地观照人世间无所不在的模式。
数学模式既然无所不在,那么,我们掌握它的目的,显然不仅止于针对「何谓数学?」提供一个具有「现代性」的回答吧。事实上,有关数学,还有另一个更根本的问题,那就是:掌握了这些模式做什么用?当吾人应用数学来研究某些现象时,数学的回报是什么?作者的答案是:「数学让不可见变成可见。」(Mathematics makes invisible visible.)而这一洞识,也正是本书英文版的副标题!譬如说吧,牛顿的数学帮助我们「看到」那些让地球绕着太阳旋转,以及造成苹果从树上坠地的不可见之「重力」(gravity)──尽管重力概念是不是一个权宜的假设,他也始终说不清楚!又如,吾人利用十九世纪马克士威尔所发现的电磁方程式,借以让那些不可见的无线电波,变成可以「看到」。还有,语言学家乔姆斯基使用数学去「看」,而且描述我们认定为文法语句的不可见的、抽象的文字模式,于是,他得以将语言学转变成为一门蓬勃发展的数理科学。
更具体地说,本书作者利用了八章的内容,从计数(含算术与数论,第一章)、心智推论(第二章)、运动现象(第三章)、图形(含几何、对称与拓朴学,第四、五、六章)、机会事件(第七章)到物理宇宙(第八章),分别提炼其各自模式,进而据以说明这又是如何促成相关数学的巨大进展。现在,我们就针对这八章内容,提供一个极其简要的说明。
第一章的重点是质数相关理论(含密码学之应用)与费马最后定理的简介。有了这个预备,作者在第六章有关拓朴学的深入讨论之后,再回过头来,完结费马最后定理的故事。其实,在第一章中,作者也提及抽象化概念之为大用,尤其是数学仍然处在摇篮阶段的时候。
第二章针对数学证明的严密性所需之逻辑推论模式,进行一个历史的回顾性说明。其中极为重要的故事情节,有康托尔发明集合论之后所引发的罗素悖论,对数学基础所造成的深层危机,以及希尔伯特积极回应的形式主义之崛起,乃至于哥德尔不完备定理的最终致命一击。不过,最有茶余饭后谈助的插曲,则莫过于数学家如何利用「模式」,找到隐藏在书写文字中的「指纹」。
第三章讨论数学家如何驯服无限概念,然后,据以建立有关运动与变化之模式。同时,为了微积分的极限理论之完备,作者也论及实数与复数之历史发展。接着,作者再从解析数论切入,说明黎曼 函数如何为我们揭开质数的隐藏模式。至于第三章最令人意想不到的内容,则是作者告诉我们:应用傅氏分析学,只要给定足够多的音叉,我们就可以演奏贝多芬第九号交响曲。
第四章主题是欧几里得《几何原本》,以及所延伸之非欧几何、尺规作图与五种柏拉图正多面体等单元。此外,作者还提及圆锥曲线、解析几何、射影几何以及高维度几何学之应用。而「最麻辣的」情节,莫过于作者提及柏拉图如何说明五个正多面体与其宇宙生成论之关系,以及无独有偶的克卜勒之论证:恰好只有六个行星的原因,是每个行星和下一个行星之间的距离,必定和一个特定的正多面体有关,而正多面体刚好只有五个。当然,作者的评论更是发人深省:「就细节而言,柏拉图和克卜勒两人对于原子论的想法都是错误的。但是,就寻求以数学的抽象模式理解自然模式的意义而言,他们的研究所秉持的传统,直到今天仍然具有高度成效。」
第五章的主题是群的模式与底蕴美学的对称之密切关连,这是因为正如作者指出:对称的研究,捕捉了形状更深刻、更抽象的一个面向。而从变换观点切入,群之概念当然就堂而皇之地走进来了。因此,在本章中,作者虽然提及许多与美学有关的数学如地砖镶嵌、壁纸图案、雪花与蜂巢结构,甚至于格子与球装填问题等等;然而,群结构所表现的模式,显然才是正道。
在第六章一开始,作者就运用一九三一年设计的伦敦地下铁地图,以及在科普书籍中相当脍炙人口的克尼斯堡七桥问题,来引进拓朴模式之概念。其他单元如莫比乌斯带、甜甜圈与咖啡杯、纽结分类,乃至四色定理等等,也都是非常「性感的」(sexy)题材。当然,代数理论(尤其是有关群与多项式)协助打造研究工具,也是非常具有启发性的叙事。最后,基于椭圆曲线的拓朴模式之深刻掌握,英国数学家怀尔斯终于证明了三百多岁的费马最后定理。
在第七章中,作者从机率论的诞生,谈到巴斯卡有关「机会的几何模式」之研究。再论及寿险与机率之关系,以及期望值之研究如何启发吾人考虑人为因素。其他如钟形曲线、统计推论以及平均人的概念,都有助于机会的抽象模式之探讨。此外,在金融数学的脉络中,作者也说明经济学家如何利用数学,帮忙吾人在高度易变的权证交易市场中做出优选。
正如第三章一样,第八章的主题也是物理学中的数学模式。不过,本章显然意在强调:尽管数学在物理上的应用,具有悠久历史的优良传统,但是,过去十几二十年不断发生的,却是另一个方向的工作:将物理中的概念与方法应用到数学上,并取得新的发现。
总之,本书内容在凸显模式旨趣的同时,诚如作者所说,也兼顾了数学的历史发展与它当前的广度,因此,他乃能将数学「形容成人类文化一个丰富而生动的成分」。基于此一进路,作者在书写时,就充分地发挥了他自己的数学(史)洞识,相当值得推许。譬如说吧,在评论微积分的极限理论发展时,作者对于牛顿与莱布尼兹 vs. 哥西在数学物件上的认知对比,就是相当深刻的观察,十分有助于我们理解十七到十九世纪的分析学之算术化(arithmetization of analysis)的历史发展。
最后,我们必须提醒读者:本书由于论及当今数学发展的实质内容,因此,非常抽象层次的理论之铺陈,遂变得完全不可避免。同时,也由于「抽象概念的认识与表现它们的适当语言之发展,真的是一体两面」,所以,阅读本书时虽然不必预设数学知识或能力,但是,发掘意在言外的资讯之阅读习惯,却是十分必要。值此阅读力即国力的唿声中,如何培养穿透字面、直指知识核心的能力,或许本书所念兹在兹的模式,就是最佳的试金石了。
(本文作者为台湾师范大学数学系退休教授)
这本书真的让我大开眼界!我一直觉得数学枯燥乏味,就是一堆数字和公式,但《数学的语言》彻底颠覆了我的看法。它不是那种教你解题技巧的书,也不是单纯的理论堆砌,而是像一位睿智的长者,循循善诱地引导我走进数学的内心世界。作者的文笔极其优美,将抽象的数学概念描述得如同诗歌一般。例如,书中对于“无穷”的探讨,不是冷冰冰的数学定义,而是通过一些生动的故事和类比,让我切切实实地感受到那个超越想象的辽阔。我记得有一段讲到阿基米德如何用“逼近法”来计算圆周率,作者的描述让我仿佛置身于古希腊的阳光下,看到阿基米德在沙盘上划出那一个个精巧的图形,感受到他探索未知的那种纯粹的喜悦。整本书充满了对数学之美的赞叹,让我从一个被动的学习者变成了一个主动的探索者。我开始重新审视身边的世界,发现原来生活中处处都隐藏着数学的规律,从一片叶子的脉络,到一场暴风雨的形成,都仿佛是大自然用数学语言写下的诗篇。这本书不仅仅是一本书,更像是一把钥匙,为我打开了一扇通往奇妙数学世界的大门,让我在这个过程中找到了前所未有的乐趣和启迪。我强烈推荐给所有对世界充满好奇,但又对传统数学教学感到困惑的人。它会让你的大脑重新焕发活力,用一种全新的视角去理解这个充满数学魅力的宇宙。
评分《数学的语言》这本书,就像一股清流,洗去了我对数学的刻板印象。我一直以来都觉得数学是一门非常“实用”的学科,但这本书让我看到了数学的另一面——它的哲学意义和逻辑之美。作者在书中探讨了许多关于“无限”的概念,并将其与哲学思考相结合,让我对宇宙的浩瀚和存在的边界有了更深的感悟。他用一种非常诗意的方式,描述了集合论中关于无限集合的分类,这让我第一次觉得“无限”不再是遥不可及的概念,而是可以通过数学的语言来理解和探索的。而且,作者的文笔非常优美,字里行间流露出对数学的深切热爱,这种热情感染了我,让我愿意花费时间和精力去理解那些深奥的道理。我感觉作者就像一位充满智慧的导游,带领我在数学的广阔天地里漫步,每一次驻足,都能发现令人惊叹的美景。这本书的阅读体验非常独特,它既能满足我求知的欲望,又能给我带来心灵上的启迪。
评分我一直对那些“看不见”的原理充满好奇,而《数学的语言》正是满足了我这种探索欲。作者以一种非常独特且富有启发性的方式,揭示了隐藏在我们日常生活和自然现象背后的数学规律。我尤其喜欢书中关于“混沌理论”的讲解,它打破了我过去对“确定性”的固有认知,让我明白了即使是看似随机的事件,也可能存在着深刻的数学模式。作者通过“蝴蝶效应”的生动比喻,让我感受到了微小扰动可能引发的巨大变化,这让我对世界的复杂性和不确定性有了更深刻的认识。而且,作者在阐述这些概念时,并没有回避其中的数学细节,而是用一种循序渐进的方式,让我能够逐渐理解那些复杂的方程和模型。我感觉作者就像一位经验丰富的向导,带领我在数学的幽深丛林中穿梭,每一次转弯都能发现新的风景。这本书的阅读体验非常流畅,作者的语言风格充满了感染力,让我读起来感觉轻松而又充满智识的愉悦。我强烈推荐这本书给任何一个对科学和逻辑感兴趣的人,它会让你对世界的理解上升到一个全新的维度。
评分我一直以来都对那些“看不见的”秩序和规律着迷,而《数学的语言》恰恰满足了我对这种秩序的探索。作者以一种极其引人入胜的方式,将抽象的数学概念与我们生活中的具体现象联系起来,让我看到了数学无处不在的力量。我特别喜欢书中关于“概率与统计”的那部分内容,作者并没有停留在枯燥的数据分析,而是通过一些有趣的博弈游戏和生活中的例子,让我深刻理解了概率在日常生活中的应用,以及统计学如何帮助我们做出更明智的决策。他让我明白,那些看似偶然的事件,其实背后都遵循着一定的数学规律。而且,作者的语言风格非常老练且富有感染力,他能够用一种平易近人的方式,将那些复杂的数学公式和理论变得通俗易懂,让我读起来毫不费力,反而充满了智识上的愉悦。每一次翻开这本书,我都能从中获得新的启发。它不仅仅是一本关于数学的书,更是一本关于如何思考、如何理解世界的神奇之书。
评分阅读《数学的语言》这本书,对我而言,是一次前所未有的思想涤荡。它并非一本教你如何计算的书,而是一本让你“理解”数学的书。作者以一种极其深刻且富有洞察力的方式,揭示了数学作为一种语言的本质,以及它如何构建我们对世界的认知。我尤其被书中关于“公理与证明”的部分所打动。作者没有简单地罗列定义,而是通过一些历史性的案例,让我明白了公理体系的建立过程,以及数学推理的严谨性和力量。他让我看到了,数学并非凭空产生,而是建立在一系列基本假设之上,并通过逻辑推理层层递进,最终构建起宏伟的理论大厦。作者的叙述方式非常冷静且富有逻辑性,他能够用最精炼的语言,阐述最深刻的道理,让我读起来既感到挑战,又充满成就感。这本书让我明白,数学不仅仅是关于数字,更是关于思维方式,关于如何清晰地表达思想,以及如何严谨地论证观点。
评分《数学的语言》是一本让我爱不释手的杰作。作者的功力深厚,将复杂的数学概念化繁为简,而且赋予了它们生命和温度。我尤其被书中关于“几何”的部分所吸引,作者没有局限于枯燥的定理和证明,而是通过对不同几何形状的演变和联系的解读,展现了几何学的宇宙万象。他将欧几里得几何、非欧几何,甚至拓扑学中的一些基本思想,都描绘得生动形象。例如,在讲解“莫比乌斯环”时,作者用了一个非常巧妙的比喻,让我瞬间理解了这个神奇的单面曲面的特性。更让我惊喜的是,书中还穿插了一些数学史上的趣闻轶事,让我了解到那些伟大的数学家们并非生活在象牙塔里,而是充满智慧、激情,甚至有些特立独行的凡人。这些故事让整个阅读过程充满了趣味性,也让我对数学的发展历程有了更深的理解。这本书不仅提升了我的数学素养,更重要的是,它培养了我一种严谨而又富有创造性的思维方式。它让我明白,数学不仅仅是解题工具,更是一种认识世界、解决问题的强大思维框架。
评分《数学的语言》是一本真正意义上的“通俗”读物,它用最易懂的语言,讲述了最深刻的数学智慧。我之前一直觉得数学离我太遥远,但这本书彻底改变了我的想法。作者从一些非常基础的概念入手,比如“数”的起源,以及“零”这个概念是如何被发现并颠覆了人类的计数方式。这些看似简单的故事,却蕴含着深邃的哲学思考。书中关于“集合论”的讲解,更是让我大开眼界。我从来没有想过,原来我们可以用数学来研究“无限”这个概念,而且还能对其进行精密的划分和比较。作者用一些形象的比喻,比如“旅馆悖论”,将抽象的集合概念具象化,让我清晰地理解了这些看似矛盾的现象背后所蕴含的数学逻辑。而且,作者的叙述方式非常客观且尊重读者的智力,他不会因为是科普读物就刻意回避一些难度,而是鼓励读者去思考,去探索。我读这本书的时候,经常会停下来,反复咀嚼其中的某些观点,思考作者的逻辑。这种主动的思考过程,让我对数学的理解更加深刻。
评分《数学的语言》这本书,为我打开了一扇通往数学殿堂的大门,而让我惊叹的是,这扇门并非冰冷坚硬,而是充满了艺术与哲学的光辉。我之前对数学的印象,总停留在解题技巧和枯燥的公式上,但这本书彻底颠覆了我的认知。作者以极其优美的笔触,描绘了数学的抽象之美,让我看到了数字、符号背后隐藏的深刻含义。我尤其欣赏书中关于“对称性”的讨论,作者不仅仅列举了生活中的对称例子,更深入地探讨了对称性在物理学、化学甚至生物学中的重要作用,让我对这个概念有了全新的认识。他用流畅的语言,将那些复杂的数学概念描绘得如同诗歌一般,让人在领略数学之美的同时,也感受到了作者深厚的人文底蕴。读这本书,我仿佛置身于一个知识的殿堂,与那些伟大的思想家们对话。它不仅提升了我的数学素养,更重要的是,它让我学会了用一种更具批判性和创造性的方式去思考问题,去理解这个复杂而又充满规律的世界。
评分我必须承认,在翻开《数学的语言》之前,我对数学的认知还停留在初中时代的代数和几何,总觉得那是一门与我日常生活毫不相干的学科。然而,这本书就像一场及时的甘霖,彻底滋润了我对数学的“干涸”印象。作者并没有直接抛出高深的理论,而是从一些非常生活化的例子入手,比如如何利用统计学来理解概率,如何用图论来规划路线,甚至是如何在日常交流中运用逻辑推理。这些贴近生活的阐述,让我第一次感受到数学原来如此“接地气”,如此有用。我印象最深刻的是书中关于“模式识别”的章节,作者通过一系列有趣的谜题和实例,展示了数学在发现隐藏规律方面的神奇能力。这让我开始留意生活中的各种细节,尝试去寻找其中的数学逻辑。以前,我可能会忽略掉一些微妙的关联,但现在,我仿佛拥有了一双“数学的眼睛”,能够捕捉到那些曾经被我忽略的美妙之处。这本书的叙事结构也非常巧妙,每一章都像是一个独立的小故事,但又相互关联,共同构建了一个宏大的数学图景。读完这本书,我不仅对数学有了新的认识,更重要的是,我对学习和探索本身产生了更强的动力。
评分《数学的语言》这本书,带给我的是一种前所未有的震撼体验。它不像市面上大多数科普读物那样,为了迎合大众而简化或扭曲了核心概念,而是以一种极其严谨又充满智慧的方式,将数学的精髓娓娓道来。我尤其欣赏作者在处理一些看似晦涩的定理和证明时所展现出的非凡洞察力。他没有直接丢给你一堆符号和逻辑链条,而是先勾勒出这个概念产生的历史背景,以及它在解决某个实际问题时所扮演的关键角色。这种“由果溯因”的叙述方式,让我更容易理解数学思想的演进过程,也更能体会到数学家们在探索过程中的艰辛与智慧。书中关于“逻辑”的那一部分,简直是思想的盛宴。作者通过剖析一些经典的逻辑悖论,展现了逻辑思维的强大力量,以及在不同语境下逻辑可能出现的微妙变化。我以前总觉得逻辑是很死板的东西,但这本书让我明白,逻辑本身也是一门充满艺术的学科,它能够帮助我们辨别真伪,厘清思路,甚至创造新的知识。而且,作者的语言风格非常独特,时而幽默风趣,时而又深沉有力,让我完全沉浸在他的叙述之中,仿佛与他一同在数学的海洋中航行。每一次阅读,我都会有新的发现,新的感悟。这本书就像一个宝藏,你挖掘得越深,就越能发现其中的璀璨。
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