BBC頂級英文紀錄片:《數學的故事》,堪稱激發數學思維的神作,看完從此無懼數學!
《數學的故事》系列紀錄片,分四部分講解數學之謎。主講人馬庫斯·杜·沙托是一位數學教授,他到訪數學史上的各種成就發生的地方,將數學的魅力展示給觀眾。
馬庫斯·杜·索托伊,他是牛津大學的數學教授。曾做過牛津萬靈學院和瓦德漢學院的研究員。
他的主要專業領域是群論和數論。在這部紀錄片中,這位數學教授的講解深入淺出,跟隨著他的腳步,從數學的起源,到今天這一復雜學科,世界上所有數學故事發生的地方,我們都能一一探索。
帶領觀眾走訪數學家的故鄉,來到這些經典時刻發生之地,真實地呈現牛頓、萊布尼茲、高斯等數學家探索著名理論的歷程。
在人類數學之路上,踏出第一步的,是古老的埃及文明,美索不米亞文明和希臘文明。
宇宙語言
第一集:宇宙語言。主要講述古埃及、古希臘和古巴比倫在數學上的成就,這些偉大數學家的發現創造了描述宇宙的語言。
埃及是最早的數學發源地,他們注重記錄季節變化規律,用身體作為計量單位,并且采用十進制的計數系統?!度R因德數學紙草書》是迄今為止發現的最重要的埃及數學文獻,記載了兩個大數如何相乘,其中涉及了二進制的使用。
埃及人還發明了分數的表示法,幾何級數概念由此出現。還有精確的圓面積計算方法,首次給出圓周率π的準確值。另外,著名的金字塔的黃金比例也是埃及人數學的一大成就。
巴比倫文明是世界上另一大文明的發源地,在數學上當然也毫不遜色。他們第一次使用六十進制,如今的時間表達仍沿用此方法。他們非常擅長數學方程式,還為0的誕生奠定了基礎。二次方程式的首次運用是巴比倫數學最偉大的遺產之一。還有泥石板“普林頓322”表明巴比倫人早就掌握直角三角形定理,比希臘人的畢達哥拉斯定理早幾百年。
接著,故事來到希臘。希臘的數學家們建立了推理演繹的體系,還有聞名于世的畢達哥拉斯定理,這位數學家認為世間萬物,皆因數而生。
與埃及相比,希臘數學更鐘愛幾何證明,而不依賴于數字。
于是,柏拉圖于公元前387年建雅典學院,這對于希臘數學的發展意義重大。公元前300年歐幾里得寫《幾何原本》,這奠定了幾何學的基礎。另一位如雷貫耳的數學家阿基米德在純數學方面給出了計算規則圖形面積的公式,并給出π值,而他最出色的成就是計算幾何體體積。
東方奇才
第二集:東方奇才。上一集講到的文明創造了數字與計算的基本語言,但隨著古希臘文明的衰亡,數學的前進步伐戛然而止。然而,在東方,數學迎來了一個充滿活力的新高峰。因此這一集先是來到了中國,之后到了印度,來介紹東方的數學成就。
公元前200年中國的數學著作《九章算術》問世,該書編有246個與實際相關的問題說明如何解方程式,而要到19世紀高斯才發現了這一方程式解法。中國人秦九韶解決了三次方程的問題,而到17世紀牛頓才開始使用類似的迭代法。
印度在數學方面也取得了非常矚目的成就。
3世紀中葉他們就開始使用十進制。隨后發明了0和負數,使零從占位符號變成一個本身具有意義的符號,被刻在印度中部瓜繆爾要塞的一座小廟墻上。
6世紀阿耶波多研究π的精確值,得出3.1416,瑪德哈瓦進一步求證出π的精確公式。而后推導出三角學中正弦的無窮級數表達式。
7世紀時婆羅摩笈多證明了零的幾個基本性質,提出一除以零等于無窮大。婆羅摩笈多還認為二元方程式總有兩個解,其中一個為負數。于是進一步開始考慮含有兩個未知數的二元方程式,而西方要到1657年才有人(費馬)考慮這個問題。
15世紀瑪德哈瓦在喀拉拉邦在數學方面做出了很大的貢獻,主要是提出無窮的概念以及無窮求和的問題。
空間邊緣
第三集:空間邊緣。這一集主要介紹中世紀之后歐洲的成就。中世紀以后,整個歐洲涌現出大批的科學家。在數學方面的成就更是浩若煙海。
其中,法國笛卡爾將代數和幾何相結合,發明了解析幾何。
這是法國一個以笛卡爾的名字命名的小鎮。
另一位科學巨匠艾薩克.牛頓也出現于這一時期,他提出微積分,還是發明用于二進制系統的實用計算器的第一人?;始覍W會把微積分的發明歸功于牛頓,而萊布尼茲則作為第一發表者,但最后萊布尼茲被指控剽竊。
還有數學王子卡爾.弗里德里希.高斯,他19歲時就發現了正十七邊形畫法,是一位不折不扣的數學天才。
這是高斯的原版日記,上面寫著:“今天又推出了一個公式,哦順便說一下,夫人生了個兒子?!?/p> 超越無限
第四集:超越無限,主要介紹近代數學的成就。
1900年國際數學大會在巴黎舉行,大衛.希爾伯特作了一場演講,提出他認為最值得數學家思考的23個重要問題,這標志著現代數學的誕生。
如今赫赫有名的普林斯頓高等研究中心始建于1930年,許多歐洲的科學家、數學家為躲避納粹迫害而逃亡美國,如赫爾曼.外爾,他的研究對理論物理產生巨大影響;這里還有開創了博弈論,以及計算機科學先驅之一的約翰.馮諾依曼以及阿爾伯特.愛因斯坦。
這是一張普林斯頓高等研究中心成員的舊照。
數千年來,世界上各個文明都已發現,在解釋物質世界基本原理的各學科中,有一門學科是其他學科的基礎,這一學科就是數學。
用數學的思維去看待我們身處的這個紛繁復雜的世界也許會變得簡單些。
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