这个定理,人们花了350年,最终受日本数学家启示,才被证明
我们知道,数学界有很多定理,我们都在用,也知道它是正确的,但是至今仍然没有被证明。比如说1+1=2这件事,一直还没有得到证明。
有一个几何学上的定理,咱中国叫勾股定理,早在公元前1000年,就被老祖先在实际生活中运用了,他们知道距离3米的墙体4米远的地方搭的梯子要5米,也算是惊世骇俗吧。
但是咱中国古人对待数学的态度就是实用,不必知道为什么,也不喜欢去搞个证明,去论证。
还是这个勾股定理,在西方,叫毕达哥拉斯定理,因为它是毕达哥拉斯最早证明的。西方对待数学,更注重它的证明,在证明一个定理的过程中享受钻研推理的美妙过程。
毕达哥拉斯受到地砖的启示,证明了勾股定理
就是这个勾股定理,由于它和人们的生活息息相关,所以两千年来,激起无数数学家们的兴趣,目前已经有400多种解法。
这个简单的公式,在一个叫费马的人的思考下,引申出了一个著名的公式,这个公式竟然让后人证明了350年。
皮埃尔 费马其实并不是一位专业的数学家,他的本职工作是法国图卢兹议会的大法官,脱下法官制服,他又变成了一个数学爱好者。
费马在生前,并没有人知道他还是一个数学家。在他死后,后人发现他的遗留手稿中发现了许多数论和微积分命题。经过后人的研究,其中大部分都已经得到证明。而只有一个前所未有的结论,让所有数学家都感到心有余而力不足。
这个结论被称为费马大定理。也因为是遗留下来的最后一个未解决的定理,而叫做费马最后定理。
费马研究数学纯粹是喜欢,也可以说是"痴迷",所以他没有什么完整的笔记之类的,就像我们看小说一样,他看到某个数学公式原理之类,喜欢在书籍的边角写一写他的推理和结论。
因为书的边角有限,所以他往往只会写出推导得到的定理,而不会保留证明过程。
费马大定理就是:
他在书的边角还写下一段话:我有一个奇妙的证明过程,但空白处太少,写不下了。
这一下子勾起那些虚幻证明的人们的好奇心,但是翻遍费马的手稿,也没有见到他的证明。
这之后无数的人尝试了证明,知道1955年,人们已经证明了4002以下的数都满足费曼大定理。
而到了1985年,通过计算机已经可以证明4100万以下的数。
可是数字是无穷尽的,照这样证明下去,永远也证明不完。
19世纪中期,法国女科学家热尔曼就指出了当时解决方向上的错误。
法国女科学家热尔曼
她认为,要解决费马大定理还得有一个概括性的方法论。从中将所有的情况实现证明,而不是在无尽的数字中苦苦摸索。
这个思路显然是对的,但是有德国数学家就指出,依照当时的算数工具,是没有办法证明出的。
这样,费马大定理,就成了一个世界性的难解之谜了
安德鲁·威尔斯是一个生活在美国的英国人。10岁的一天,他放学后去图书馆看书,在《数学的最后问题》一书中展开了与费马大定理的奇妙偶遇。从此对数学充满兴趣。
后来,他虽然也当了数学教授,但和费马大定理没有多大的关系。
二战结束后,日本的两位数学家谷山丰和志村五郎在废墟中继续着科学研究。
他们提出了一种模形式的数学思路。也就是,在几何关系中存在着与数字关系一一对应的关联。
威尔斯从这两位日本数学家的研究中受到启发,于是开始用模形式,搭建起椭圆曲线与费马大定理之间的桥梁。而这一个复杂的数学工程,他铸造了7年。
1985年,他开始了漫长的解题之旅。1993年,他宣布证明了358年来困扰人们的费马大定理。
这个故事我想说的是,数学让人痴迷的地方,就是它的证明过程,这是一个美妙的思维过程。
日本人的数学水平,在亚洲应该是第一流的。对咱中国数学影响深远的"浙大学派,两个主要人物陈建功和苏步青都是在日本学习的数学。
陈建功
1936年至2018年,世界上共有60位数学家获得过数学界的""诺贝尔奖—菲尔兹奖,其中,美国籍数学家18人,法国籍数学家11人,英国籍数学家7人,俄罗斯数学家5人,日本籍数学家3人,意大利、比利时、德国、澳大利亚籍数学家各2人,新西兰、伊朗、以色列、瑞典、奥地利籍数学家各1人。
咱中国目前还没有人获得。我们的数学水平和日本还是有差距的。
2019年,日本还有一位数学大牛人叫望月新一,他写了长达500页的论文贴在自己的网站,号称自己解决了一个令数学家们束手无策的abc猜想,由于他的证明太牛,以至于没有几个人能看懂他的论文,更别说来判定他的对错了。
望月新一
可是,我们现在有许多人讨厌数学。因为现在的数学都被国人玩成这样的了:
在一期《开讲啦》,请到了数学名人丘成桐。邱是菲尔兹奖的首位华人获得者。
主持人撒贝宁提前就给他准备了一道数学题。题目是这样的:
小美向爸爸借了500块,向妈妈也借了500块钱,总共1000元。买了一套970块钱的衣服,还剩30块钱。还了10块钱给爸爸,还了10块钱给妈妈,最后自己还剩10块。也就是说此时她还欠爸爸490元,欠妈妈490元。
但是490+490=980(元),另外加上自己的10块钱,只有980+10=990(元), 那另外10块钱去哪里了呢?
这个类似的题,大家可能都见过。只不过把人名一换,把事件一换。
听完题目之后,丘成桐并没有给出答案,而是自嘲道:"我们数学家,对加减乘除不大懂的"。
又有一次上节日,这一次的主持人是陈鲁豫。
陈鲁豫也给丘成桐出了一个题:
请看1234等于0,1027等于1,1069等于3,8609等于5,请问您2471等于多少。
丘成桐有些尴尬:这个一下子我答不出来。
陈鲁豫转身问观众:是什么?
现场观众竟然齐声答道:零。
陈鲁豫点头:是零。
现场观众又论证道:1234里头没有零就没有圈。
陈鲁豫认同:1027有一个圈。
现场观众相当热烈,有一个小孩站了起来:有一个圈就是1,然后1069里面有三个圈,8609里头有五个圈,2471里面没有圈,所以2471就是零。
陈鲁豫:答的真好,给你掌声。
丘成桐这次露出尬尴又不失礼貌的笑容:很好很好很好。
邱教授有涵养。他没有说的话是:
我们中国人,要是把数学这么教,这么玩,那就要玩完了。看看现场的观众,全民玩得很嗨呀。
现在好多奥数就是这么玩数学的。把脑筋急转弯当数学来教。
结果,年年奥数上成绩不错,真正成为顶级数学家的人数,用丘成桐的说法,廖廖无几。
其实,数学就是有关证明的学问。数学史上,有许许多多的猜想,这些猜想就相当于我们知道的公式,只是还没有被证明。数学家的工作,就是证明它是对的或者是错的。证明的过程,就是数学最美的时刻。
所以我们学数学,最重要的不是背知识点,背公式。而是学会怎么去证明公式。可是,我们现在的数学教育,强调的却是孩子的记忆。孩子们记住了公式,然后就去刷题。
曾经看到过这样一张让人印象深刻照片,浙江杭州吴先生辅导孩子写作业,他把自己的手用黑色带子绑了起来。
吴先生介绍,平时辅导孩子,反复讲过的题,孩子总是记不住,老是做错。自己心里哪个火啊,反复告诉自己是亲生的,是亲生的,但有时候就是忍不住会动手,但动手打孩子,自己也觉得不对,所以就干脆把自己绑起来。这个方法他已经用了大半年了,但说明对辅导孩子做作业,还是没用。为啥呢?其实应该是方法问题。家长并不是教育家,家长可能会做一些题,但不一定知道怎么教孩子,不要说家长了,就是很多老师也不一定懂教育,比如现在的小学以及初中里,很多在教数学时,就是让孩子背公式,然后去刷题。
其实这就是记忆学习法,这种方法在低年级做算数时是可以的,你把加减法表,乘法表背熟了,你算起来很快,但一到了三年级后,很多家长就会发现,原本孩子成绩很好,考试经常一百分的,但马上就掉队了,甚至只有八十多分。为什么呢?因为这时候真正进入数学的领域,而不仅仅是算术了。加减乘除可以用记忆法学,而别的必须要有数学思维。这时候学校会让孩子背公式,去涮题,就像前面的吴先生讲的,反复讲了很多遍,其实就是记忆法,这就是误入歧途了。这时候,应该怎么学数学呢?抛弃记忆法。
可以借鉴一下我们邻居日本的数学学习法。
日本有一位数学教育家,他叫永野裕之,他的教育理念,就是孩子千万不要记公式,要忘记公式,然后去证明公式。现在中国的孩子学习过程中,碰到不会的,往往就是:这个题目老师没教。这在永野裕之眼里,是不存在的。因为数学不是靠记忆学的,而是靠思维学的,他会先教孩子一些基础的知识,然后让孩子一步步去分析题目,解构题目,最后找到答案。
比如怎么验证勾股定理。
这才是真正的数学学习方法,掌握了这些数学思维,孩子的解题能力是无限延伸的。 建议所有的孩子都使用拉马努金的方法去学习数学 ,使用永野裕之的理念去数学,千万不要只去涮题了。
一定要从数学的思维出发,数学思维就像学习中的磨刀石。
永野裕之写了一套书《日本数学思维法》,里面详细讲解了孩子在上大学前会使用到的十种解题思路,比如寻找对称称、逆向思维、相对比较法、等值替换、通过终点来回溯问题等等。
孩子只要掌握了这十种思维,从小学到高中,所有的题都能应付自如,甚至他会自我分析题目,没学会的题也会自己找到解题路径。这套书从小学高年级到初中生,甚至高中生都可以看。如果高中没有学过思维法,可以补补课,小学生打下这个思维基础,以后学习起来事半功倍,初中生看了这套书,更是打通了他对数学的思维。
这套书一共四本,包括《写给全人类数学魔法书》
《数学好人如何思考的》
《如何唤醒数学脑》
《东大教授教我的学习法》
原价158,在头条团购价是78,不到一节数学补习班的钱,但它起到的作用,将是一个学期的补习班都起不到的。
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