數(shù)學(xué)家克萊因曾經(jīng)說過:“數(shù)學(xué)是人類最高超的智力成就,也是人類心靈最獨(dú)特的創(chuàng)作。數(shù)學(xué)來源于生活實(shí)踐,同時(shí)它又服務(wù)于生活。隨著社會(huì)的飛速發(fā)展,人們只感到我們的生活、工作、居住環(huán)境越來越美,越來越舒心。但是,可能很少有人會(huì)認(rèn)識(shí)到這些與數(shù)學(xué)有關(guān)。音樂能激發(fā)或撫慰情懷,繪畫使人賞心悅目,詩歌能動(dòng)人心弦,哲學(xué)使人獲得智慧,科學(xué)可改善物質(zhì)生活,但數(shù)學(xué)能給予以上的一切?!弊鳛榫癞a(chǎn)品的數(shù)學(xué)具有對(duì)稱性、比例性、和諧性、簡(jiǎn)單性、順序性等美的特征。
一、數(shù)學(xué)的簡(jiǎn)單美
日常生活中離不開數(shù),我們無時(shí)無刻不在跟數(shù)字打交道,紛繁復(fù)雜的數(shù)是由非常簡(jiǎn)單的十個(gè)數(shù)字構(gòu)成,即0到9這10個(gè)數(shù)字,構(gòu)筑起一個(gè)無限真與美的王國(guó)。這簡(jiǎn)直太神奇了。數(shù)學(xué),就是一個(gè)人造的宇宙。
二、幾何圖形的對(duì)稱美
蜜蜂的蜂窩構(gòu)造非常精巧、適用而且節(jié)省材料。蜂房由無數(shù)個(gè)大小相同的房孔組成,房孔都是正六角形,每個(gè)房孔都被其它房孔包圍,兩個(gè)房孔之間只隔著一堵蠟制的墻。令人驚訝的是,房孔的底既不是平的,也不是圓的,而是尖的。這個(gè)底是由三個(gè)完全相同的菱形組成。有人測(cè)量過菱形的角度,兩個(gè)鈍角都是109°28′而兩個(gè)銳角都是70°32′。令人叫絕的是,世界上所有蜜蜂的蜂窩都是按照這個(gè)統(tǒng)一的角度和模式建造的。
蜂房的結(jié)構(gòu)引起了科學(xué)家們的極大興趣。經(jīng)過對(duì)蜂房的深入研究,科學(xué)家們驚奇地發(fā)現(xiàn),相鄰的房孔共用一堵墻和一個(gè)孔底,非常節(jié)省建筑材料;房孔是正六邊形,蜜蜂的身體基本上是圓柱形,蜂在房孔內(nèi)既不會(huì)有多余的空間又不感到擁擠。 蜂窩的結(jié)構(gòu)給航天器設(shè)計(jì)師們很大啟示,他們?cè)谘兄茣r(shí),采用了蜂窩結(jié)構(gòu):先用金屬制造成蜂窩,然后再用兩塊金屬板把它夾起來就成了蜂窩結(jié)構(gòu)。這種蜂窩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很高,重量又很輕,還有益于隔音和隔熱。
因此,現(xiàn)在的航天飛機(jī)、人造衛(wèi)星、宇宙飛船在內(nèi)部大量采用蜂窩結(jié)構(gòu),衛(wèi)星的外殼也幾乎全部是蜂窩結(jié)構(gòu)。因此,這些航天器又統(tǒng)稱為“蜂窩式航天器”。蜜蜂建造的蜂窩都是正六邊形的。 另外,大自然的鬼斧神工使幾何圖形的對(duì)稱美成了造型藝術(shù)、建筑美學(xué)的基礎(chǔ)。雪花的對(duì)稱性就是大自然的杰作,它的形狀,也是正六角形。多美的結(jié)構(gòu)啊,線條流暢、美麗大方而且牢固結(jié)實(shí)。晶體的平面對(duì)稱極為精巧,并由此內(nèi)含著深刻的物理性質(zhì)。在人類賴以生存的生活實(shí)際中,小到衣物裝飾、首飾、生活用品,大到房屋建筑(比如屋頂、窗格、地面、雕梁、畫棟等),幾乎到處都有美麗的對(duì)稱圖形裝飾,古代皇宮中壁畫的邊飾、項(xiàng)光和藻井,都含有極為壯麗的對(duì)稱美。 現(xiàn)在,我們創(chuàng)建衛(wèi)生城市、文明城市、宜居城市等等。街道兩旁門面房的門頭、樓房外的亮化設(shè)施,全部都是統(tǒng)一的矩形,這是為什么呢?因?yàn)榫匦渭群?jiǎn)單又對(duì)稱,所以很美觀。
三、數(shù)學(xué)的曲線美
隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步,我們的生活水平日益提高,現(xiàn)在大多數(shù)家庭都擁有比較快捷的交通工具――電動(dòng)車、摩托車、汽車,為什么當(dāng)我們選擇車型的時(shí)候都喜歡新款?這是因?yàn)樾驴钴嚥粌H性能好,而且大多都采用了流線型的設(shè)計(jì),看到它會(huì)使我們眼前一亮,會(huì)被它的美所吸引,心中的壓力一下子減輕了許多。除此之外,我們的日用品、家居裝飾等許多都是曲線型或曲面型的。物體的輪廓凡是由曲線構(gòu)成的都非常優(yōu)美。曲線不僅有柔和流暢的外形,還有著豐富深刻的內(nèi)涵,它是圓的一部分,圓――完美無缺,普天公認(rèn)。螺旋線蜿蜒伸展,暗示著某種人生真諦;漸近線欲達(dá)而不能,激起人們不懈地追求。我們所看到的河面上的“九曲橋”、“拱型橋”等,為什么不是既省時(shí)又省力地筆直地延伸到河對(duì)面?這主要為的是它不僅符合力學(xué)原理,而且具有觀賞價(jià)值。人造衛(wèi)星、行星、彗星等依據(jù)運(yùn)動(dòng)速度的不同而順從地運(yùn)行在圓、橢圓、拋物線及雙曲線的軌道中。
四、比例美黃金分割
黃金分割〔Golden Section〕是一種數(shù)學(xué)上的比例關(guān)系。黃金分割具有嚴(yán)格的比例性、藝術(shù)性、和諧性,蘊(yùn)藏著豐富的美學(xué)價(jià)值。我們中國(guó)故宮的構(gòu)圖就融入了黃金分割的匠心;另外,無論是巴黎的圣母院還是埃及的金字塔,或者是近世紀(jì)的法國(guó)埃菲爾鐵塔,都有與0.618有關(guān)的數(shù)據(jù);大多數(shù)門窗的寬長(zhǎng)之比也是0.618。舞臺(tái)上司儀的最佳位置并不是舞臺(tái)的正中央,而是偏在臺(tái)上一側(cè),以站在舞臺(tái)長(zhǎng)度的黃金分割點(diǎn)的位置最美觀,聲音傳播的最好。一個(gè)人腿長(zhǎng)與身高的比例接近0.618:1,看上去就會(huì)顯得修長(zhǎng)挺拔,身材最優(yōu)美??墒谴蠖鄶?shù)人的腿短了幾公分,所以我們看到一些女性朋友喜歡用穿高跟鞋來彌補(bǔ)這一缺陷,而芭蕾舞演員則在翩翩起舞時(shí),不時(shí)地踮起腳尖。除此之外,黃金分割在醫(yī)學(xué)、武器裝備、戰(zhàn)術(shù)布陣、優(yōu)選法等方面也有著非常廣泛的應(yīng)用。
另外從素質(zhì)教育角度講,《黃金分割》在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)什么是和諧美的同時(shí),也發(fā)現(xiàn)了評(píng)價(jià)和諧美的一個(gè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn),學(xué)會(huì)用這個(gè)理性的標(biāo)準(zhǔn)去評(píng)價(jià)美,創(chuàng)造美,從而提高自身的審美情趣。
總述,數(shù)學(xué)美的內(nèi)容廣泛而豐富。有的存在于數(shù)學(xué)里、有的存在于計(jì)算里、有的存在于形式里、有的存在于邏輯推理里、更在于日常生活的應(yīng)用里。正是這樣美的因素吸引我們,才使我們深深地愛上數(shù)學(xué),在生活中領(lǐng)悟數(shù)學(xué)的美,如癡如醉,矢志不移。實(shí)際生活中所表現(xiàn)出來的數(shù)學(xué)美枚不勝舉,這些不僅使我們?cè)谟^賞美、體驗(yàn)美、愉悅心情的同時(shí),也能為我們的生活和工作提供方便,節(jié)約時(shí)間和能源,起到事半功倍的效果。