数学简史 蔡天新 著 生动讲述数学与人类文明的故事

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店铺: 中信书店
出版社: 中信出版集团
ISBN:9787508679464
商品编码:17765086988
丛书名: 数学简史

具体描述

生动讲述数学与人类文明的故事。数学的触角几乎遍及人类社会的每一个角落,以及历史和生命的每一个瞬时。


书名:数学简史

定价:58

作者:蔡天新

出版社:中信出版集团

ISBN:9787508679464


这本书是由我国知名数学家蔡天新教授写作的一本中国人自己的“数学简史”;

? 作者认为,数学的触角几乎遍及人类社会的每一个角落,以及历史和生命的每一个瞬时;

? 本书入选新闻出版广电总局向全国青少年推荐的百种图书,适合小学生、中学生、大学生还有“门外汉”了解数学的发展史,以及数学在人类文明的进程中扮演的不可或缺的角色。

? 美是数学的一个重要特征,这一特征体现在了数学发展的整个历史进程中,但由于数学的严格性和抽象性而难以为“局外人”所体会。《数学简史》做到了这一点,作者蔡天新是难得的诗人数学家。在阅读本书时体会其无处不在的诗韵本身就是一种享受,她是数学自身固有的美和作者优雅的艺术品味的巧妙融合。

——彭实戈,数学家


? 小时候我们常把聪明的同学称为“数学脑瓜”,是指数学好才聪明。数学不仅仅是计算方法,更重要的是思维方式。我一直想推荐一本数学史,读过几本,觉得还是太专业,太难读。但这本《数学简史》我觉得任何人都会有兴趣读下去,且会有所收获。数学的发展主要在西方,但作者并没有忘记中国。更可贵的是,这本书着眼于从整个人类文明的角度来介绍数学,这就让人读起来兴趣盎然了。

——梁小民,经济学家

? 人类智力高低的标准是什么?一直以来有较多的争议。但数学作为人类智慧的结晶,却是长久以来达成的共识。了解数学的历史,既能了解作为高级动物的人类发展的历史,更能窥见人类智力的进步。蔡天新的《数学简史》叙述角度新颖、文字优美,让我们一起享受这本书带来的智趣吧。

——饶  毅,生物学家



 

在一般人眼中,数学意味着繁难的计算、无尽的逻辑推演,以及如天书般的公式和符号。这些让数学看起来离我们的生活很远,且与文化艺术这类精神生活毫不相干。而在《数学简史》的作者蔡天新看来,数学与科学、人文的各个分支一样,都是人类大脑进化和智力发展进程的反映。它们在特定的历史时期必然相互影响,并呈现出某种相通的特性。

《数学简史》是一部另类的“数学简史”,跨越了不同的地域和种族,依次探讨了数学与不同文明之间的关系,并各有侧重。关于古代,包括四大文明古国和希腊、阿拉伯,《数学简史》着力于发现有现代意义的亮点;至于近代文明,则考察了文艺复兴的艺术与几何学、工业革命与微积分、法国大革命与应用数学的关系。对现代数学与现代艺术进行阐述和比较,也是《数学简史》的一大亮点。

数学来自人类对生活和世界的观察,以及对现实事物和问题的思考。数学的触角几乎遍及人类社会的每一个角落,以及历史和生命的每一个瞬时。希望读者能通过《数学简史》的阅读,拉近与数学这门抽象学科的心理距离,从中理解各自所学或从事专业与数学的关系,进而反思人类文明的历史进程甚或生活的意义。



 

前 言 VII

章 中东,或数学的起源

数学的起源 003

计数的开始 003

数基和进制 005

阿拉伯数系 007

形而几何学 010

尼罗河文明 012

奇特的地形 012

莱茵德纸草书 014

埃及分数 016

在河流之间 019

巴比伦尼亚 019

泥板书上的根 021

普林顿322 号 022

结语 025

第二章 希腊的那些先哲们

数学家的诞生 029

希腊人的出场 029

论证的开端 031

毕达哥拉斯 034

柏拉图学园 039

芝诺的乌龟 039

柏拉图学园 041

亚里士多德 045

亚历山大学派 048

《几何原本》 048

阿基米德 051

其他数学家 054

结语 059

第三章 中世纪的中国

引子 065

先秦时代 065

《周髀算经》 067

《九章算术》 069

从割圆术到孙子定理 073

刘徽的割圆术 073

祖氏父子 076

孙子定理 079

宋元六大家 083

沈括和贾宪 083

杨辉和秦九韶 085

李冶和朱世杰 090

结语 094

第四章 印度人和波斯人

从印度河到恒河 099

雅利安人的宗教 099

《绳法经》和佛经 101

零号和印度数字 104

从北印度到南印度 108

阿耶波多 108

婆罗摩笈多 110

马哈维拉 112

婆什迦罗 115

神赐的土地 119

阿拉伯帝国 119

巴格达的智慧宫 121

花拉子密的《代数学》 123

波斯的智者 127

伊斯法罕的海亚姆 127

大不里士的纳西尔丁 131

撒马尔罕的卡西 134

结语 137

第五章 从文艺复兴到微积分的诞生

欧洲的文艺复兴 143

中世纪的欧洲 143

斐波那契的兔子 145

阿尔贝蒂的透视学 147

达·芬奇和丢勒 150

微积分的创立 154

近代数学的兴起 154

解析几何的诞生 157

微积分学的先驱 161

牛顿和莱布尼茨 164

结语 171

第六章 分析时代与法国大革命

分析时代 177

业余数学家之王 177

微积分学的发展 182

微积分学的影响 186

伯努利家族 190

法国大革命 194

拿破仑·波拿巴 194

高耸的金字塔 197

法兰西的牛顿 201

皇帝的密友 203

结语 207

第七章 现代数学与现代艺术

代数学的新生 213

分析的严格化 213

阿贝尔和伽罗华 217

哈密尔顿的四元数 221

几何学的变革 227

几何学的家丑 227

非欧几何学的诞生 229

黎曼几何学 234

艺术的新纪元 239

爱伦·坡 239

波德莱尔 242

从模仿到机智 246

结语 249

第八章 抽象化:20 世纪以来

走向抽象化 255

集合论和公理化 255

数学的抽象化 259

绘画中的抽象 265

数学的应用 270

理论物理学 270

生物学和经济学 274

计算机和混沌理论 278

数学与逻辑学 286

罗素的悖论 286

维特根斯坦 291

哥德尔定理 295

结语 298

附录1 数学年表 303

附录2 常用数学符号的来历 307

参考文献 309

人名索引 313


 

(中国)蔡天新

蔡天新,浙江台州人,曾是少年大学生,山东大学理学博士,浙江大学数学学院教授、博士生导师。同时是一位诗人、作家、摄影师,近作有诗集《美好的午餐》《日内瓦湖》,随笔集《数学传奇》《轻轻掐了她几下》,旅行记《美国,天上飞机在飞》《里约的诱惑——回忆拉丁美洲》,摄影集《从看见到发现》,以及《数之书》,主编《现代诗110首》(蓝、红、黄卷)、《漫游之诗》和《冥想之诗》。他的作品被译成20多种语言,并有英语、法语、西班牙语等外版著作10余种。

近年来,蔡天新应邀在海内外大中小学、图书馆书店和机关部队做了300多场公众讲座,先后在纪录片《西湖》《南宋》里出镜解说。纽约、巴黎、剑桥、旧金山、法兰克福、墨西哥城、内罗毕等城市举办过他的诗歌朗诵会,他的摄影展先后在深圳、杭州、南京、郑州、合肥、上海、休斯顿等城市举办。

蔡天新在上大学的路上次见到火车,如今足迹已遍及中国每个省份和包括埃及、巴比伦、印度、波斯、腓尼基、迦太基、玛雅、印加和希腊在内的100多个国家和地区。2015年,蔡天新入选“首届杭州十大创新人物”。



 

美是数学的一个重要特征,这一特征体现在了数学发展的整个历史进程中,但由于数学的严格性和抽象性而难以为“局外人”所体会。《数学简史》做到了这一点,作者蔡天新是难得的诗人数学家。在阅读本书时体会其无处不在的诗韵本身就是一种享受,它是数学自身固有的美和作者优雅的艺术品位的巧妙融合。

——彭实戈,数学家


小时候我们常把聪明的同学称为“数学脑瓜”,是指数学好才聪明。数学不仅仅是计算方法,更重要的是思维方式。我一直想推荐一本数学史,读过几本,觉得还是太专业,太难读。但这本《数学简史》我觉得任何人都会有兴趣读下去,且会有所收获。数学的发展主要在西方,但作者并没有忘记中国。更可贵的是,这本书着眼于从整个人类文明的角度来介绍数学,这就让人读起来兴趣盎然了。

——梁小民,经济学家


人类智力高低的标准是什么?一直以来有较多的争议。但数学作为人类智慧的结晶,却是长久以来达成的共识。了解数学的历史,既能了解作为高级动物的人类发展的历史,更能窥见人类智力的进步。蔡天新的《数学简史》叙述角度新颖、文字优美,让我们一起享受这本书带来的智趣吧。

——饶  毅,生物学家



 

数学的应用:计算机与人工智能

一般来说,计算机是指能接收数据,按照程序指令进行运算并提供运算结果的自动电子机器。在计算机的历史上,起重要革新作用的几乎全是数学家。直到20 世纪70 年代末,中国大学里的电子计算机专业还大多设在数学系,就像康德时代数学隶属于哲学系一样。可是如今,多数大学都有了一两个计算机学院。用机器来代替人工计算,一直是人类的梦想。或许早使用算盘的并非中国人,但长期以来使用广泛的当属中国的算盘。在明代(1371)出版的一本书里,就有十档算盘的插图,但它的实际发明时间远在此之前。数学家程大位(1533—1606)的《算法统宗》(1592)详述了珠算的规则、口诀和方法,标志着珠算的成熟。这本书也流传到朝鲜和日本,使得算盘在这两个国家十分流行。

个提出机械计算机设计思想的是德国人席卡德(W. Schickard,1592—1635),他在与开普勒通信时阐述了这一想法。台能进行加减计算的机械计算机是由帕斯卡尔发明的(1642),30 年后莱布尼茨制造出一台能进行乘除和开方运算的计算机。使计算机拥有能对数据进行各种运算的装置,是向现代计算机过渡的关键一步,由英国数学家巴贝奇(C. Babbage,1792—1871)首先迈出,在数论里有一个与二项式系数有关的同余式用他的名字命名。巴贝奇设计的“分析机”(1834)分为运算室和存储库,外加一个专门控制运算程序的装置,他曾设想根据穿孔卡片上的“0”和“1”来控制运算的顺序,这无疑是现代电子计算机的雏形。

遗憾的是,即便巴贝奇付出后半生的绝大多数精力和财产,甚至失去剑桥大学的卢卡斯教授职位,也没几个人能理解他的思想。据说真正支持他的人只有三个:他的儿子——巴贝奇少将(在父去世后还为分析机奋斗了许多年)、未来的意大利总理和诗人拜伦(L. Byron,1788—1824)的女儿阿达。阿达(AdaLovelace,1815—1852)是拜伦和妻子的独生女,她为某些函数编制了计算程序,可谓开现代程序设计之先河。由于时代的局限性,巴贝奇分析机的设计方案在技术实施上遇到了巨大的障碍,他借助通用程序控制数字计算机的天才设想,要再过一个多世纪才能实现。

20 世纪以来,科学技术的迅猛发展带来了堆积如山的数据问题,尤其是在“二战”期间,军事上的计算需要更使计算速度的改进成为燃眉之急。起初,人们采用电器元件来代替机械齿轮。1944 年,美国哈佛大学的数学家艾肯(H. H. Aiken,1900—1973)在IBM(国际商业机器公司)的支持下设计和制造出世界上台能实际操作的通用程序计算机(占地170 平方米),只部分使用了继电器,不久后他又制成了一台全部用继电器的计算机。与此同时,在宾夕法尼亚大学,人们用电子管来代替继电器,于1946 年造出了台通用电子数字积分计算机(ENIAC),效率提高了1 000 倍。

1947 年,数学家冯·诺依曼(John Von Neumann,1903—1957)提出了把ENIAC使用的外插程序改为存储程序的想法,按照这种想法制成的计算机能按存储器中的指令进行操作,从而大大加快了运算进程。1946 年,他与人合作发表论文,提出了并行处理和存储数据计算机的综合设计理念,对后来的数字计算机的设计产生了深远影响。冯·诺依曼出生在布达佩斯,属于多才多艺的那类学者,在数学、物理学、经济学、气象学、爆炸理论和计算机领域都取得了卓越的成就。据说他是在火车站等车时遇见了ENIAC的设计师,后者向他讨教计算机的技术问题,从而激起了他的兴趣。

另一位对计算机设计理念做出杰出贡献的是英国数学家图灵(A. Turing,1912—1954),他为了解决数理逻辑中的基本理论问题——相容性,以及数学问题的机器可计算性的判定,而提出了他的“理想计算机”模型。直到,数字计算机都没有跳出这个理想模型的范畴:

输入/ 输出装置(带子和读写头)、存储器和控制器。

图灵还研究过可以制造出能思考的计算机的理论,这方面的构想已成为人工智能研究的基础。他还提出了会思考的机器的标准,即有超过30%的测试者不能确定被测试者是人还是机器,被称为“图灵测试”。遗憾的是,图灵后来因为不堪忍受对其性取向进行的强迫治疗,吃下用氰化物溶液浸泡过的苹果而自杀。为了纪念图灵,1966 年,英特尔公司出资设立了“图灵奖”,这是计算机领域的高奖项。1976年创建的苹果电脑公司以一只被咬了一口的苹果作为标志,这家以推出iPhone 手机和iPad 平板电脑风靡的公司的信念是:只有不完美才能促使进步去追求完美。

虽然数字计算机已历经四代的发展,但从电子管、晶体管到集成电路、超大规模集成电路,均是采用二进制拨码开关。这一点不会改变,即使将来有,电子计算机被取代(比如量子计算机)。这自然与19 世纪英国数学家布尔(G. Boole,1815—1864)所创立的布尔代数的符号逻辑体系分不开,他完成了两个世纪前莱布尼茨未竞的事业,即创立了一套表意符号,每一个符号代表一个简单的概念,再通过符号的组合来表达复杂的思想。布尔出身贫寒,他的父是一个补鞋匠,他主要通过自学成材,后来成为爱尔兰皇后学院(现名为科克大学)的数学教授,并入选英国皇家学会。不幸的是,布尔49 岁那年因淋雨患肺炎去世。当年早些时候,他的小女儿出世,她便是小说《牛虻》的作者伏尼契(E. L. Voynich,1864—1960)。

作为抽象数学应用的一个光辉典范,计算机也已成为数学研究本身的有力工具和问题源泉,并推动了一个新的数学分支——计算数学的诞生。它不仅设计、改进各种数值计算方法,还研究与这些计算有关的误差分析、收敛性和稳定性等问题。冯·诺依曼是这门学科的奠基人之一,不仅与人合作建立了全新的数值计算法——蒙特卡罗方法,还领导一个小组利用ENIAC实现了数值天气预报,后者的中心问题是求解有关的流体力学方程。值得一提的是,20 世纪60 年代,中国数学家冯康(1920—1993)独立创建了一种数值分析方法——有限元法,可用于包括航空、电磁场和桥梁设计等在内的工程计算。

1976 年秋, 伊利诺伊大学的两位数学家阿佩尔(K. Appel,1932—2013)和哈肯(W. Haken,1928— )借助电子计算机,证明了已有100 多年历史的地图四色定理,这是利用计算机解决重大数学问题的鼓舞人心的范例。说起地图四色定理,这是由英国人提出的难得一见的猜想。1852 年,刚刚在伦敦大学获得双学士学位的格斯里(F. Guthrie,1831—1899)来到一家科研单位做地图着色工作,他发现只需用4 种颜色即可填满地图并使得任何两个邻国呈现不同颜色。但是,不仅他和仍然在读的弟弟无法证明这个猜想,就连他的老师摩根和哈密尔顿也无能为力。于是,凯莱经过一番研究后在伦敦数学学会做了一个报告,使得这个问题出了名。

从那以后,数学家们更多地借助计算机研究纯粹数学,这方面突出的例子是孤立子(soliton)和混沌(chaos)的发现,它们是非线性科学的核心问题,可谓两朵美丽的“数学物理之花”。孤立子比四色定理出现得还早,1834 年,英国工程师拉塞尔(J. S. Russell,1808—1882) 在马背上跟踪观察运河中船只突然停止所激起的水波,他发现它们在行进中形状和速度没有发生明显的改变,于是称其为“孤立波”。一个多世纪以后,数学家们又发现,两个孤立波碰撞后仍是孤立波,因此被称为“孤立子”,孤立子在光纤通信、木星红斑活动、神经脉冲传导等领域大量存在。混沌理论是描述自然界不规则现象的有力工具,被视为继

相对论和量子力学之后现代物理学的又一次革命。

计算机科学的飞速发展,不仅离不开数理逻辑,也促进了与之相关的其他数学分支的变革或创立,前者的一个例子是组合学,后者的一个典型代表是模糊数学。组合学的起源可以追溯至《易经》中的“洛书”,莱布尼茨在《论组合的艺术》中率先提出了“组合”这个概念,后来数学家们从游戏中归纳出一些新问题,如哥尼斯堡七桥问题(衍生出“图论”这一组合数学的主要分支)、欧拉36 军官问题、柯克曼女生问题和哈密尔顿环球旅行问题等。20 世纪下半叶以来,在计算机系统设计和信息存储、恢复中遇到的问题,为组合学研究注入了全新的强大动力。

相比古老的组合学,1965 年诞生的模糊数学可以说是年轻的。按照经典集合的概念,每一个集合必须由确定的元素构成,元素之于集合的隶属关系是明确的,这一性质可以用特征函数μA (x) 来表示。

模糊数学的创始人是阿塞拜疆出生的伊朗裔美国数学家、电器工程师扎德(L. A. Zadeh,1921—2017),他把特征函数改写成所谓的隶属函数μA (x) :0G μA (x) G 1,在这里A被称为模糊集合,μA (x) 为隶属度。经典集合论要求μA (x) 取0 或1 两个值,模糊集合则突破了这一限制,μA (x)= 1 表示百分之百隶属于A,μA (x)= 0 表示完全不属于A,还可以有20%隶属于A,80% 隶属于A,等等。由于人脑的思维包括的和模糊的两个方面,因此模糊数学在人工智能系统模拟人类思维的过程中起到了重要作用,它与新型的计算机设计密切相关。但是,作为一个数学分支,模糊数学尚未成熟。

现在,我们来谈谈计算机科学的一个分支——人工智能(ArtificialIntelligence,缩写为AI)。人工智能的概念初是在1956 年,由美国新英格兰的达特茅斯学院提出的。人工智能的主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作,包括机器人、语言和图像的识别及处理等,涉及机器学习、计算机视觉等领域。其中,机器学习的数学基础有统计学、信息论和控制论,计算机视觉的数学工具有摄影几何学、矩阵与张量和模型估计。20 世纪70 年代以来,人工智能与空间技术、能源技术同被视作三大技术。过去的半个世纪,人工智能得到飞速发展,在很多领域获得广泛应用,成果卓著,如今它又与基因工程、纳米科学同被视作21 世纪的三大技术。

人工智能并非人类智能,但能像人类那样思考,也有可能超过人类智能。1997 年,美国IBM公司研制的“ 深蓝”(Deep Blue)战胜了阿塞拜疆出生的俄罗斯国际象棋大师卡斯帕罗夫(G. Kasparov,1963— )。2016 年和2017 年, 谷歌旗下

的人工智能公司DeepMind研制的“阿尔法狗”(AlphaGo)又击败了两位围棋世界——韩国的李世石(1983— )和中国的柯洁(1997— )。这方面的进步得益于云计算、大数据、神经网络技术的发展和摩尔定律。目前,人工智能在逻辑推理方面可以说已人类,但是在认知情感、决策等领域能做的事情仍十分有限。专家认为,人工智能所面临的更多是数学问题,还没有像克隆技术那样发展到需要进行伦理讨论的阶段。

 


《宇宙的奥秘:从古代星象到现代物理学的演进》 导言:追问不息的星空与心智的边界 自人类仰望星空的那一刻起,对宇宙的探索便未曾停歇。我们渴望理解头顶那片浩瀚的黑暗中,那些闪烁光点的本质,它们如何运作,又预示着什么。这部著作并非聚焦于我们熟悉的数字与几何的严密推导,而是将目光投向更宏大的叙事——人类文明如何通过对天体现象的观察、记录与理论建构,一步步揭示宇宙的结构与运行的法则。 它是一部关于观测者、工具、信仰与科学革命交织的历史画卷,讲述了人类认知边界如何随着对宇宙理解的深化而不断被拓宽的过程。 第一部分:凝视永恒——古代世界的观测与神话的编织 在文字和精确测量的工具尚未成熟的远古时代,天空是神灵的居所,也是历法的源泉。 1. 巴比伦的星辰记录与占星术的萌芽: 两河流域的苏美尔人和巴比伦人,为了管理农业生产和宗教祭祀,发展出了世界上最早的、系统性的天象记录。他们的泥板上记载了对行星(如金星、木星)的详细观测数据,并建立了基于月相的阴阳历。然而,这种观测的核心驱动力往往与占星术紧密相连,他们相信天体的运行直接影响着人间王权与命运的更迭。本部分将深入探讨这些早期的三角测量、黄道十二宫的划分,以及这些实践如何塑造了早期文明对“秩序”的理解。 2. 埃及的尼罗河之眼:太阳崇拜与时间管理: 尼罗河的定期泛滥是古埃及文明的命脉。为了精准预测洪水,埃及人将他们的天文知识集中于对天狼星(Sothis)的偕日升现象的追踪。我们描绘金字塔的定向、方尖碑的阴影测量,以及太阳神拉(Ra)在宇宙观中的核心地位。埃及人的“时间观”是一种循环往复的永恒,其反映在他们对宇宙结构的想象中。 3. 希腊的几何化宇宙:从浑圆到和谐的理想: 希腊哲学家继承并发展了东方世界的观测成果,但他们引入了关键的范式转变:用纯粹的理性与几何学来解释宇宙。我们将详细考察泰勒斯、毕达哥拉斯学派对“宇宙万物皆数”的信仰,以及柏拉图“天体运动必须是完美匀速圆周运动”的形而上学要求。最终,我们聚焦于托勒密的《至大论》,这部集古代天文学之大成的巨著,它通过精妙的本轮与均轮系统,成功地将“地心说”的复杂模型推向了近乎完美的预测精度,并统治了西方思想界一千多年。 第二部分:跨越鸿沟——伊斯兰黄金时代与知识的保存 当中世纪的欧洲陷入思想的停滞期时,伊斯兰世界的学者们扮演了至关重要的角色,他们不仅保存了希腊的经典,还以实验和观测丰富了这些知识。 1. 观测站的建立与仪器革新: 从巴格达到科尔多瓦,伊斯兰天文学家建造了先进的、配备有星盘(Astrolabe)和象限仪的观测台。本部分将重点介绍如海什木、比鲁尼等学者的贡献,他们对地球周长的重新测量,以及对托勒密模型中存在的微小误差的审视。他们对观测数据的严谨态度,为日后的科学革命奠定了基础。 2. 视线与信仰的交汇: 伊斯兰教的祷告方向(朝向麦加)对天文学提出了实际应用的需求。这催生了“三角学”的成熟——尤其是正弦、余弦函数的广泛应用。我们将探讨这些实用数学工具如何反哺天文学本身,使星表和历书的精度达到了前所未有的水平。 第三部分:天翻地覆——科学革命的黎明与新宇宙观的诞生 文艺复兴后期,随着观测技术的改进和对古典权威的反思,人类对宇宙的认知迎来了一场剧烈的冲击。 1. 哥白尼的革命:太阳居中的勇气: 我们探讨尼古拉·哥白尼如何在保持几何美感的前提下,将地球从宇宙的中心移开,构建了“日心说”的初始模型。这一转变不仅仅是天体位置的重新排列,更是对人类中心地位的深刻动摇。 2. 望远镜的凝视:伽利略的证据与冲突: 伽利略首次将新发明的望远镜指向天空,证实了月球表面并非完美光滑,发现了木星的卫星,并观察了金星的相位。这些直接的、无可辩驳的观测证据,彻底颠覆了亚里士多德-托勒密体系的基石——“天体是完美的、不变的”。本章将细致描绘伽利略与教会之间的思想交锋,展示科学真理的揭示往往伴随着巨大的社会阻力。 3. 开普勒的椭圆轨道:几何的牺牲与物理的胜利: 第谷·布拉赫积累了空前精确的行星观测数据。他的学生约翰内斯·开普勒,通过不懈的数学分析,最终放弃了“完美圆周”的执念,提出了行星运动三大定律。我们解析开普勒如何从描述性的定律中,无意中为牛顿的万有引力定律铺平了道路,揭示了支配宇宙运行的统一的、数学化的自然法则。 第四部分:统一的蓝图——引力、时空与现代的视野 宇宙学的叙事最终导向了对整个宇宙结构和起源的宏大探寻。 1. 牛顿的苹果与宇宙的机械论: 艾萨克·牛顿完成了对天体运行的终极解释。他统一了地面上的物体运动与天体的运行,证明了同一种引力作用于月亮和苹果。我们将探讨《自然哲学的数学原理》如何奠定了经典物理学的基石,使宇宙变成了一个可以被精确计算、可预测的巨大时钟结构。 2. 涟漪与弯曲:从爱因斯坦到宇宙膨胀: 十九世纪末,经典物理学在处理极速运动和强引力场时遭遇瓶颈。爱因斯坦的相对论革命性地将空间和时间编织成一个统一的、可弯曲的“时空”结构。本部分将追溯对光速恒定性的实验验证,以及广义相对论如何预测了黑洞的存在和宇宙的整体动态(膨胀)。我们将讨论哈勃对遥远星系运动的观测,以及它如何将人类的视野从银河系拓展到无限的宇宙尺度。 3. 量子的低语与宇宙的开端: 最后,本书将简要触及二十世纪的另一大支柱——量子力学。虽然它主要描述微观世界,但它是理解恒星内部能量产生机制以及宇宙大爆炸奇点(如果存在)的关键。我们将探讨标准宇宙学模型(ΛCDM模型)如何结合广义相对论和粒子物理学的成果,描绘出宇宙从极热、致密状态演化至今的宏伟史诗。 结语:无尽的探索与人类心智的谦卑 从巴比伦的泥板到现代的射电望远镜,我们对宇宙的理解不断深化,但也总是伴随着新的、更深刻的疑问。这部历史告诉我们,每一次对“已知”的突破,都是对人类心智局限性的有力反驳。宇宙的奥秘并非等待被简单填写的知识空白,而是一场永无止境的对话,连接着古老的观测者与未来的探索者。

用户评价

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这本书最让我印象深刻的是它对数学家个人命运和社会背景的关照。它没有将那些伟大的头脑塑造成不食人间烟火的“天才雕像”,而是将他们还原成有血有肉、有挣扎、有时代局限性的普通人。例如,某些关键性发现的背后,可能隐藏着宫廷的赞助、宗教的压力,甚至是个人生活中的巨大变故。这种将科学史与社会史紧密结合的写法,极大地增强了代入感和共鸣。你会意识到,那些我们今天视为理所当然的数学工具,在当时是如何突破重重阻力才得以确立和传播的。这种对“人”的关注,让枯燥的逻辑推演焕发出温暖的光芒。我感觉自己不再是旁观者,而是与那些伟大的先驱们一同经历了探索的孤独与发现的狂喜。这种深入人心的描述,是这本书区别于其他同类书籍的关键所在。

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我必须承认,在翻阅这本书之前,我对数学史的理解非常有限,仅停留在几个耳熟能详的名字和一些基础概念的诞生时间上。然而,这本书彻底颠覆了我的固有印象。它精彩地展现了数学思想是如何在全球不同文化背景下独立或相互影响地生根发芽、相互激荡的。叙述的广度令人惊叹,从尼罗河畔的丈量到美索不达米亚的天文记录,再到印度数字系统的革命性贡献,作者的笔触细腻而精准,丝毫没有让读者感到信息量过载。相反,每段历史的过渡都衔接得天衣无缝,仿佛一条清晰的河流,带着我们流经不同的文明源头。这种宏大叙事下蕴含的细节处理,显示出作者深厚的学养和严谨的治学态度,让读者在享受阅读乐趣的同时,也能获得扎实的知识积累。读完后,我对“数学”这个词汇的理解,已经从冰冷的符号集合,升华为一场波澜壮阔的人类智力长河。

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这本书的叙事手法实在太吸引人了,它不仅仅是在罗列枯燥的公式和定理,更像是在引领我们进行一场跨越时空的探险。作者似乎拥有将抽象概念转化为生动画面的魔力,让那些原本只存在于教科书中的数学思想,变得触手可及,充满了人情味。读到某些章节时,我仿佛能亲眼目睹古希腊哲人是如何在橄榄树下争论几何的奥秘,或是感受到中世纪学者在羊皮纸上推导微积分时的那种求索的激情。这种将历史、文化与数学原理巧妙编织在一起的叙事方式,极大地拓宽了我的视野。它让我明白了数学从来都不是孤立于人类社会之外的“真理”,而是人类文明发展进程中不可或缺的骨架和脉络。每当我合上书本,心中涌起的不再是解题的疲惫,而是一种对人类智慧的深深敬畏。这种体验是任何单纯的数学教材都无法给予的,它真正做到了“讲述故事”,而非仅仅是“陈述事实”。

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这本书在阐释数学与工程、艺术、哲学等跨学科领域联系时,展现出令人耳目一新的洞察力。它清晰地揭示了,为什么某些看似纯粹的数学抽象,最终会成为改变世界的强大工具。比如,欧几里得几何如何支撑起古典建筑的和谐之美,或者概率论的兴起如何深刻影响了现代决策科学和金融体系。作者的论证逻辑严密,但表达方式却极为平易近人,很少使用生僻的专业术语,即便需要引入,也总会配上生动形象的类比来辅助理解。这种“去精英化”的讲述策略,让普通读者也能领略到数学思想的普适性和强大力量。它成功地证明了,理解数学的历史,就是理解人类文明如何一步步构建其对世界的认知模型的过程。这本书不仅是给数学爱好者看的,更像是给所有对人类思想发展史感兴趣的人准备的优秀读物。

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阅读体验方面,这本书的行文节奏把握得相当高妙。它懂得何时应该放慢速度,细致描绘一个关键性数学概念诞生的曲折过程,比如某个悖论的提出如何困扰了几代人;也懂得何时应该加快节奏,快速梳理某个领域在特定历史时期内爆发式的进展。这种张弛有度的叙事节奏,保证了即便对于数学基础薄弱的读者而言,也不会感到阅读的疲劳或迷失方向。它就像一位高明的音乐指挥家,知道什么时候该奏响宏大的交响乐章,什么时候该留下静谧的独奏时刻。每一次翻页都充满期待,因为你知道,下一页即将揭开的,可能不是一个定理,而是一个关于人类如何战胜自身认知局限的精彩故事。这种阅读上的舒适感和智力上的满足感,使得这本书成为我最近一次阅读体验中的“惊喜之作”。

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