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引言
实际上每个人都能了解数学,欣赏数学,意识到它在现代社会中的作用。更通常来讲,我认为,我们不论在数学方面,还是在艺术、木工、烹饪、绘画、唱歌等方面,都只发挥了我们的一小部分潜能。我们过早地止步不前。如果我们愿意探索外部世界和我们自身,我们每个人都能达到一个超乎我们想象的水平。
年轻人应该知道,在各行各业中,数学都是一个工具。大约三分之二的高薪工作,都要求超出算术以外的数学,作为一种训练,或作为日常应用。只有十分之一的低薪工作有这样的要求。(这些数字基于第十章的数据。)这种反差表明,在高技术经济中,数学是多么重要。一个人懂得的数学越多,就会有更多的职业之门向他开放。由于数学是这样一个生计问题,所以我用整整一章——第十章——来叙述在诸多行业中需要(或不需要)什么样的数学。
德国哲学家、数学家莱布尼茨(GottfriedWilhelmLeibniz,—),他和牛顿先后独立发明了微积分。做父母的鼓励自己的孩子们研习数学是至关重要的。当“专家”们利用数字和计算机来影响决策时,每个人都不应惊慌失措。数学就像寓言中三个瞎子所描述的一样。一个瞎子摸着大腿说:“它像一棵树。”另一个摸着象鼻子报告说:“它像一条蛇。”第三个瞎子摸着一只象耳朵说:“它像一只蝙蝠。”
数学也是这样。如果你把它了解为一个进行算术运算——求得长度和面积,以及计算成本和利润——的工具,它就是一把锤子,或者一把螺丝刀。如果你认为它是用以描述重力或染色体的几何形状的,你可能便会把它想象成专为物理学和生物学领域而创立的语言。上一堂几何课或微积分课,你或许又会把数学视为发展分析技巧的一种手段,适用于商业、法律或医务之类职业的一种训练科目。最后一种看法就是连锁旅店的创始人康拉德·希尔顿的看法。他在他写的《作我的客人吧》一书中是这样表述的:
我不力图使人相信,微积分,或者甚至代数与几何,乃旅馆经营所必需。但我要长期大声疾呼,它们绝不是钉在普通教育上的无用装饰物。对我来说,在任何情况下,迅速系统地阐述问题,把每个问题归结为最为简单明了的形式,是特别有用的。你确实不用代数公式,但是……我发现,为发展这一过程所必需的脑力活动,高等数学是最佳可能的锻炼。
全面的数学智能的训练,可以防止任何一种趋势被一些不相干的东西搅得模糊不清,或引入歧途。希尔顿不是强调数学重要性的唯一商业家。充满传奇色彩的金融学家瓦伦·巴佛特的伙伴查理斯·蒙格尔,年在南加利福尼亚大学的一次谈话中,向学商业的学生们建议:
首先是数学。你必须学会数的处理——基本运算。对于复利计算,排列组合的初等数学是大有用场的模型。这只是十分简单的代数,学起来不难。难的是你要做到日常化,几乎每天都用。
在哈佛商学院,把一年级学生结合在一起的竟是决策-数论。他们学习代数,并把它应用于现实生活问题。学生们惊奇地发现,中学代数在生活中是有用的。
触摸这只数学大象,还有许多别的方式。如果你体验到它的某些发现与论证的美妙,你便可把数学视为一种艺术形式,就像音乐或者绘画一样。如果你考虑到它的一些撩人心弦而又未获解答的问题,你甚至可以把它同地球上一片未开发的区域相比较。所有这些描写都是正确的,但没有一个道出事情的全部。
如果你触摸数学,主要是通过按一天一页的速率安排的一长串枯燥计算,或者是未加解释的一长串没头没脑的公式,你就会有一种最为偏颇的看法。在这种情况下,你可能会把数学视为一种惩罚;当你有权责备你的老师或课本时,你就会加以责备。
拉普拉斯(Pierre-SimonLaplace,—年),法国数学家、力学家和天文学家。一门课程的教法肯定会影响孩子的学习好坏。看看这样的一群孩子吧:他们因为法语课不及格就宣布:“我是没有希望了。我就是没有语言天才。”他们完全忽略了他们已经掌握英语。如果这些学生花费一两年的功夫学习法语,他们很可能学会流利地说法语,甚至好到足以挣一个A+到手。教师给的评分并不能衡量这个孩子,而只是表明在一个特定的教学模式下这个孩子完成得怎么样。在某种意义上,它也是对教师的评估。
高斯(CarlFriedrichGauss,—),德国数学家、天文学家和物理学家。在所有课程中,数学可以教得最好,也可以教得最坏。在数学课中,所有卡片都可摆在桌上:没有什么东西必须来自信念或某某权威人物的判断。一切都是有道理的。在一位准备充分的教师指导下,学生可以自己进行实验,自己有所发现,并揭示出许多未被告知的基本原理。这些实验不需要高档设备。铅笔和纸,一个计算器,一把尺子,一根绳子,骰子,以及若干个便士就够了。
如果说在小学阶段你学的还是一种简单的算术的话,现在你真的已开始触摸数学这只大象了!这篇文章的作者想告诉你学数学是很必要的。学数学并不可怕。其实他想说的还有很多,比如数学是很优美的,差不多就是一种艺术等等。他写的是好厚的一本书,我们只是节选了开篇的一点点。读这篇文章,我们的建议有两点:
1.记住最后一段文字中关于数学课的论断:没有什么东西必须来自信念或某某权威人物的判断。一切都是有道理的。——以后你自己可以去验证。
2.试着去想想一个与数学本身关系不大的问题。即:为什么作者在论证学数学的必要性时不引用大数学家的话,却去引用像希尔顿饭店老板这样的
大商家的话?想想吧,这个问题挺有趣的!“学数学为什么这么困难?”“学这种东西有什么用处?”你在上数学课时,可能也有这样的疑问。问这种问题并不蠢,可是死背老师教的东西就很蠢了。
第一个问题可以简单回答:“人所以会对数学感到头痛多半是因为头脑不适合计算。”对于生活在大自然中的原始人来说,数学这种东西应该是一点用处也没有,因为他们最重要的事情是能够活到明天,而人的身体构造从那时候到现在并没有什么改变,因此你的大脑在丛林里寻找老虎时远比思考二加二来得灵活。
埃及人使用十进位计数体系并用象形文字表示的数字。要证明人脑的这个弱点很容易。请闭上眼睛,试着想象桌上放着五件东西,什么都可以,这里姑且假设是啤酒瓶好了。首先在脑海里想象桌上有五个啤酒瓶,然后再把一个酒瓶放在这张桌子上,这时……会怎样?这第六个啤酒瓶是不是在脑海里显得很模糊?再加入第七个啤酒瓶看看。这时除非把所有啤酒瓶一个个数出来,否则恐怕无法一次想象清楚。事实上,进行这个测验时,只有极少数人才能在脑海中一次想象出八九个啤酒瓶。
所以,听到这个地球上有很多民族没有表示“数量”的语汇时,也没什么好惊讶的。这些民族虽然有“一”这个词,后面的数量却都由“很多”这个词汇来表示,也就是说没有代表“二”、“三”、“四”等数字的话语。
然而,我们的社会却要你在书桌前不停地使用原始人的大脑钻研数学课本。为什么呢?答案有两个,一个是——老师和父母一定已经告诉过你了,我在这里还是重复一次吧,就是在这个世界上生活时,多少有一些数学知识比较有利。
拿金钱来说好了,你也许有一天需要去银行借钱,要避免在这时候为计算借款而张皇失措,就要尽可能多了解数学。当然你可以用计算器,但是万一按错了键,还是必须靠自己去发现这个错误。换句话说,要发现这种错误,就必须具备充分的数学知识。
总之,懂得计算比较有利,这也是数学这个东西会出现的原因之一。那是距今多年前的事了,当时有一个民族叫做苏美尔人,刚开始在幼发拉底河和底格里斯河流域建造第一座大城,数学就是在这里起源的。
人一开始住在大城市,就会发生许多以前没有遇到过的问题。苏美尔人察觉到这一点,决定向几千名居民收费,也就是说征税,然后用收来的钱筑路、挖掘运河或建造房屋、寺院、城池。不管是哪一种建设,需要的劳工和建筑材料都远远不是以往的小村落所能比拟的。而且那时候已经有许多苏美尔人在经商,也需要管理自己买卖的商品。
苏美尔人于是想出最早的数学系统,制订加、减、乘、除四则演算的规则,从而解决了生活上的现实问题。譬如建造一间寺院需要花上天,在这段期间必须供给名劳工一天两餐,这时管理阶层的苏美尔人就能够马上计算出施工期间必须准备60万份饮食。因为他们具有计算能力,所以能够预先做好计划。
苏美尔人不仅在雕塑、制陶等方面取得了杰出的成就,在音乐方面对人类也有杰出的贡献,他们制作的“牛头竖琴”,不仅是一件乐器,而且是一件精美的工艺品。
此外,苏美尔人还知道天上的事情也和数字有关。他们早就注意到,每年都可以在同一个季节的夜空中看到同样的星星。他们还知道,从太阳在盛夏抵达空中最高点到来年返回同一个位置总共需要天,而满月和满月之间总是间隔29天。苏美尔人最感到不可思议的是,有特别的星星在其他星星之间转来转去,而这种“游荡的星星”——现在称为“行星”——也是很规律地在空中运行。
大英博物馆收藏的绘在黏土板上的古巴比伦世界地图,近东被认为是由海洋环绕的世界的中心,海洋外面是未知的土地。光是辽阔的空中景象就够让人兴奋不已了,苏美尔人进一步发觉那里的星星、太阳、月亮和日期、数字有关时,心里一定相当的感动。人类就是从那时候开始频频观测星空,第一个天文学家也许就是苏美尔人。
苏美尔人的王国在距今年前为古巴比伦人所攻占。关于古巴比伦,上过宗教(基督教)课程的人应该都听过,这个王国的首都是巴比伦,也就是以色列人被带往的地方。古巴比伦人不仅征服了苏美尔人,也接收了他们的数学知识,奠定了数学这门学问的基础。古巴比伦人为了了解太阳、星星、月亮和行星如何在天空移动,而制作出正确的天体运行表。有了这份依据数学规则制作的运行表,人们才能开始预测星空的变化。
这些知识对当时的一般人来说,一定如同法术。计算技术实际上也运用在这一方面。古巴比伦人相信空中发生的事情会影响日后的地面,因此当时的天文学家也是占卜民众生活的巫师。古代巴比伦的“星星宗教”也称为占星术,一直流传到现在。大部分的周刊杂志不是都有“占星”专栏吗?那就是根据古巴比伦人对星星的数学知识建立起来的。
还有,古巴比伦人也使用细木棍在黏土盘上刻字。这种黏土盘有几十万块留存下来,大部分是商品的库存单、收据、估价单、天体运行表等等,几乎都没有关于宗教、诗、故事、法律等方面的。从这里可以知道,在古代巴比伦人的日常生活中,计算(以及金钱)是多么的重要。
结语
发明几何学的人也是古巴比伦人。几何学是数学中的一门,研究三角形、圆、四角形、线等计算的学问。“几何学(geometry)”一词的原意是“测量土地”。这项知识要如何运用呢?我们请古巴比伦隔壁的古埃及人民来告诉我们。他们正面临着很特殊的问题。所以可以看出,为什么数学学习很难?世界各地学习方法都不同,最核心在于数学要运用到实际中去。