數(shù)學(xué)是什么?抽象的思辨嚴(yán)密的析理、邏輯的論證、精確的計(jì)算、總攬全局的的思維方式。美是什么?瀟灑不羈、婀娜多姿、浮想聯(lián)翩,跳躍的思維律動(dòng)。兩者有矛盾的一面,但也有相聯(lián)系的一面??吹搅藬?shù)學(xué)與美的矛盾,自然也要去發(fā)掘其內(nèi)在蘊(yùn)涵的統(tǒng)一。
一、數(shù)學(xué)歷史的莊嚴(yán)美
回觀數(shù)學(xué)的歷史是莊嚴(yán)的也是美麗的,因?yàn)閿?shù)學(xué)的魅力所在,所以才有很多偉大的數(shù)學(xué)家為數(shù)學(xué)貢獻(xiàn)了一生的心血,甚至貢獻(xiàn)了自己的生命。
數(shù)學(xué)的歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng),其源頭可追溯到遠(yuǎn)古時(shí)期的學(xué)校教育,一般認(rèn)為人類(lèi)最早的學(xué)校出現(xiàn)在古埃及奴隸時(shí)期,大約在2500年前,埃及已經(jīng)有了宮廷學(xué)校,隨后又設(shè)立了寺廟學(xué)校,書(shū)吏學(xué)校等。這些學(xué)校教授閱讀、書(shū)寫(xiě)、計(jì)算和有關(guān)律令的知識(shí),有的學(xué)校還教授數(shù)學(xué),天文學(xué)醫(yī)學(xué)等較高深的知識(shí),此后古希臘古羅馬時(shí)期學(xué)校教育的“七藝”和我國(guó)西周時(shí)期學(xué)校教育的“六藝”中都明確包含了數(shù)學(xué)課程。中國(guó)是一個(gè)歷史悠久的文明古國(guó),古代中國(guó)的數(shù)學(xué)教育萌發(fā)于夏商之際并在西周開(kāi)始形,在春秋戰(zhàn)國(guó)開(kāi)始定型。
二、數(shù)學(xué)的魅力在那里—魅力美
有人贊譽(yù)數(shù)學(xué)是科學(xué)王冠上的明珠,有人說(shuō)數(shù)學(xué)是理性與智慧的完美結(jié)合。它用符號(hào)化的語(yǔ)言來(lái)闡述自然規(guī)律,這本身也是一種對(duì)宇宙人生的獨(dú)特領(lǐng)悟,既有總?cè)质降母哒斑h(yuǎn)矚,也有向細(xì)節(jié)進(jìn)軍的不屈不撓。數(shù)學(xué)家們的艱辛探索,充滿(mǎn)了與宗教愚味世俗偏見(jiàn)的抗?fàn)?,也昭顯了浩然正氣。而學(xué)界的一次論爭(zhēng)及數(shù)學(xué)危機(jī)的爆發(fā),也都經(jīng)歷了情理和裁決的悲痛,才能不斷否定,在原來(lái)的基礎(chǔ)上前進(jìn)。同時(shí)數(shù)學(xué)證明的形式美催生了邏輯(后者也相應(yīng)指導(dǎo)了數(shù)學(xué))。它的凝煉客觀與文學(xué)語(yǔ)言的浮華絢麗形式鮮明的對(duì)比。數(shù)學(xué)美學(xué)著眼處不僅限于形式問(wèn)題,還有它的神韻。
三、數(shù)學(xué)的追求—境界美
說(shuō)到境界,數(shù)學(xué)與哲學(xué)與藝術(shù)一樣,是人性建構(gòu)自身的我理性需要。抽象是高級(jí)思維的一個(gè)標(biāo)志,理性思維、嚴(yán)密推理中同樣會(huì)有靈感巧思的不期而至。思路全無(wú)時(shí),也不妨來(lái)個(gè)浮想聯(lián)翩,創(chuàng)造由此產(chǎn)生。若干癡迷于數(shù)學(xué)的人,從第一個(gè)為科學(xué)獻(xiàn)身的阿基米德,到摘取數(shù)學(xué)皇冠之珠的陳景,征服他們的是數(shù)學(xué)中樸實(shí)純粹的美,這是一種藝術(shù)的境界美??此屏鑱y繁雜的一堆符號(hào)、公式,當(dāng)條縷分析后,才如同“山重水復(fù)疑無(wú)路,柳暗花明又一村”,發(fā)現(xiàn)隱藏其中的奧秘是的那種欣喜若逛的快感,非置身其中而不能領(lǐng)會(huì)。
四、數(shù)學(xué)的思維美
有這樣一道題目:一個(gè)屋子里面有五十個(gè)人,每個(gè)人領(lǐng)著一條狗,而這些狗中有一部分是病狗(不少于一條)假定如下條件:1.狗的病不會(huì)傳染,也不會(huì)不治而愈。也就是說(shuō)病狗的數(shù)量一直不會(huì)改變;2.狗的主人不能看見(jiàn)自己的狗是否有病,但是狗的主人只有通過(guò)別人的狗是否有病才可以看出自己的狗生病了沒(méi)有;3.一但主人發(fā)現(xiàn)了自己的狗肯定是一條病狗,就會(huì)在當(dāng)天開(kāi)槍打死自己的狗;4.狗必須由它的主人親自動(dòng)手開(kāi)槍殺死。如果它們?cè)谝黄鸬谝惶鞗](méi)有槍聲、第二天沒(méi)有槍聲、第三天發(fā)出了一片槍聲,問(wèn)有幾條狗被打死。這其實(shí)是一道思維的數(shù)學(xué)題,一道非常標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)推斷題。有了明確思路這就變成了一個(gè)很簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)歸納法的應(yīng)用。
下面我們先來(lái)審題,題設(shè)條件解讀結(jié)果如下:1.肯定有狗生病,也就是說(shuō)病狗的數(shù)量大于零;2.病狗的數(shù)量不會(huì)發(fā)生變化;3.狗的主人只有通過(guò)看別人的狗來(lái)確定自己的狗生病了沒(méi)有;4.如果主人發(fā)現(xiàn)自己的狗生病了,絕對(duì)不會(huì)當(dāng)天不殺死它。
下面講解以下如何得出結(jié)果,第一天,大家都沒(méi)有開(kāi)槍殺狗,說(shuō)明了絕對(duì)不止一條狗有病。試假設(shè)只有一條狗有病,那么就會(huì)有一個(gè)人看不見(jiàn)病狗。他根據(jù)題設(shè)中說(shuō)一定有病狗就可以推斷自己的狗是病的,于是第一天就該響起槍聲。第一天的結(jié)果已經(jīng)證明了不只是一條狗有病,而且不難看出假設(shè)只有一條狗就一定可以在第一天響起槍聲,擊斃那一條生病的狗,此時(shí),我們不妨大膽猜測(cè)一下:第幾天開(kāi)槍就有幾條狗是病的。
到了第二天,我們就可以開(kāi)始驗(yàn)證我們的結(jié)論了。試想,如果只有兩條病狗,狗的主人必然看不見(jiàn)其他狗生病。于是發(fā)現(xiàn)自己的狗是生病的,那么第一天看到一條病狗的主人就會(huì)在第二天根據(jù)如果有一條病狗,那么第一天就會(huì)響起槍聲,而第一天沒(méi)有人開(kāi)槍?zhuān)瑒t有不少于一條狗有病,再看看發(fā)現(xiàn)自己只看見(jiàn)一條狗生病了,那么想來(lái),自己的狗是一條病狗。于是就會(huì)根據(jù)上面的方法推斷得到自己的狗病了,于是開(kāi)槍?zhuān)懫鸬臉屄晳?yīng)該是兩聲。
但是到了第而二天仍然沒(méi)有槍聲,于是到了第三天。第三天的時(shí)候響起槍聲了。前面已經(jīng)說(shuō)了,絕對(duì)不是有三條以下的狗有病,否則槍聲早就響了。但是,如果是四條狗有病,他們可以判斷自己的狗有病嗎?根據(jù)前面所講,每個(gè)病狗的主人都看見(jiàn)三條病狗,而每個(gè)人都想自己可以看見(jiàn)三條狗有病,由前面的推導(dǎo)誰(shuí)也不能肯定自己的狗是病的,就不能判斷自己是否該開(kāi)槍打死自己的狗,于是應(yīng)該不會(huì)響起槍聲。于是我們判斷出了應(yīng)該是三條狗有病。
這是一道讓人得以充分發(fā)揮大腦思維的數(shù)學(xué)題,也充分體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的邏輯思維是一個(gè)有頭有尾的規(guī)矩的美麗的整體,只有發(fā)揮充分的思維有機(jī)地把整體統(tǒng)一起來(lái)才能感覺(jué)到數(shù)學(xué)的思維美和立體美的存在。
五、數(shù)學(xué)的圖形構(gòu)造美
追求美是人的天性,在現(xiàn)實(shí)生活中建筑物的美是人追求美的一種具體寄托方式。這些美麗的設(shè)計(jì)歸根到底來(lái)說(shuō)都與數(shù)學(xué)緊密地聯(lián)系在一起,比如說(shuō)樓房的整體形狀、門(mén)、窗、大廳、房間等的形狀、結(jié)構(gòu)等等,大體上都用到了數(shù)學(xué)的點(diǎn)、線(xiàn)、面等知識(shí),還運(yùn)用到了如“三角形、四邊形、菱形、多邊形、圓等等各種數(shù)學(xué)圖形。
其實(shí),我們實(shí)際生活中許許多多的地方都會(huì)用到數(shù)學(xué),不單單只是建筑物而已,還有社會(huì)上各方面的工作和事業(yè),都要應(yīng)用到數(shù)學(xué)的知識(shí),比如,會(huì)計(jì)、財(cái)務(wù)管理、酒店管理等等,這就是數(shù)學(xué)吸引人的魅力所在,也是用途所在。