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數學文化(中國部分)

春秋戰國時期,中國也有過百家爭鳴的學術氛圍,但並沒有在古希臘的統治者中實行民主政治,而是實行國王統治的制度。春秋戰國時期也是知識分子自由發表意見的黃金時代。當時的思想家和數學家,主要目標是幫助國王統治他的臣民和管理國家。因此,中國古代的數學大多是以“管理數學”的形式出現的,針對的是國家管理的實用目標,如丈量田地、興修水利、分配勞動力、計算賦稅、運糧等。理性的討論在這裏退居其次。因此,從文化的角度來看,中國數學可以說是“管理數學”和“木匠數學”,其存在形式是官方文件。中國數學強調實用管理數學,但在算法上有很大進步。負數的應用,解方程的開根法,楊輝(賈憲)的三角形,祖沖之的圓周率計算,天道藝術等精妙的計算題目,只能誕生於中國,卻為古希臘文明所不齒。

1.數學和文學。數學和文學的思維方法往往是相通的。比如中學課程有“對稱”,文學有“對偶”。對稱是壹種變換,但有些性質在它改變後保持不變。軸對稱,即按對稱軸對折,圖形的形狀和大小不變。那麽對立面是什麽呢?無非是上聯變成了下聯,但壹些用詞和表達的特點保持不變。王維的詩說,“松樹林裏有月光,小溪裏有水晶石”。在這裏,明月清泉,都是自然風光,沒有改變。形容詞“明”對“清”,名詞“越”對“全”,詞類相同。其余的話也壹樣。變化的不可更改性廣泛存在於文化、文學和數學中。數學中的“對偶理論”和拓撲學中的變與不變都是這種思想的體現。文學意境與數學概念也有相通之處。許立誌先生早就指出“孤帆遠航,碧空盡”,這是極限概念的意境。

2.歐幾裏得幾何與中國古代時空觀。初唐詩人陳子昂說:“在我之前,過去的時代在哪裏?在我身後,未來的世代在哪裏?我想到天地,沒有限制,沒有盡頭,我獨自壹人,我的眼淚掉了下來。”這是對時間和三維歐氏空間的文學描述。在陳子昂看來,時間的兩端都是無限的。以自己為原點,可以比作壹條直線。天空是平面,地球是平面。生活在這個遙遠而空曠的時空,人類不禁深有感觸。數學精確地將這種生活感覺形式化。詩人的想象力可以補充我們的數學理解。

3.數學和語言。語言是文化的載體和外殼。數學的壹個文化表現就是把數學融進語言。“不管三七二十壹”涉及乘法,“三下二除五就解決了”是壹個珠算公式。再比如“萬無壹失”,在中國語言中比喻“絕對的把握”。不過這個成語可以聯系“小概率事件”來考慮。“十萬分之壹的幾率”在飛船的零件上也是不允許的。此外,“指數爆炸”和“直線上升”已經進入日常用語。它們的意義可以和事物的復雜性(計算復雜性)聯系起來,這正是需要研究的。“職業坐標”“人生軌跡”也是耳熟能詳的詞匯。