玩不夠的數(shù)學(xué) 算術(shù)與幾何的妙趣
定 價:49 元
叢書名:圖靈新知
- 作者:[法] 讓-保羅·德拉耶 著
- 出版時間:2015/12/1
- ISBN:9787115405647
- 出 版 社:人民郵電出版社
- 中圖法分類:O1-49
- 頁碼:234
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:32開
本書揭開趣味游戲、藝術(shù)設(shè)計和日常生活中的數(shù)學(xué)密碼,通過新穎話題和精美圖示展現(xiàn)算術(shù)與幾何中隱藏的妙趣,從簡單的數(shù)學(xué)原理走入算法的精彩世界,展現(xiàn)算法破解數(shù)學(xué)謎題的無窮威力。本書適合所有數(shù)學(xué)愛好者閱讀。
看數(shù)學(xué)探索的新成果,詮釋令數(shù)學(xué)家如癡如醉的精彩游戲。 看數(shù)學(xué)家如何一步步尋找答案、破解疑團,拓展數(shù)學(xué)思路,體驗形象思維、邏輯思維的妙趣。 看算法如何破解百年謎題,突破人類計算與思維的疆界,展現(xiàn)人力所不能及的力量! 】磾(shù)學(xué)在生活和藝術(shù)中的美妙之處。
讓-保羅·德拉耶(Jean-Paul Delahaye),法國數(shù)學(xué)家和計算機科學(xué)家,數(shù)學(xué)科普作家,現(xiàn)任法國里爾科技大學(xué)計算機技術(shù)教授,法國國家科學(xué)研究院計算機基礎(chǔ)科學(xué)實驗室研究員,主要研究邏輯編程、偶然性和游戲的算法原理。
第一章 平面上的幾何藝術(shù)
不可能!你確信嗎?
無窮與不可能
三角形幾何學(xué)遠未消亡!
披薩數(shù)學(xué)家
七巧板
第二章 三維空間的游戲
兩位數(shù)學(xué)雕塑家
最大懸空問題
皮亞特·海恩的27個小方塊
掛畫問題
魔方:不超過20步!
第三章 幾何與算術(shù)的橋梁
矩形的樂趣
數(shù)字自動機
萌芽游戲
視覺密碼學(xué)
天使問題
第四章 整數(shù)的無窮奧秘
跳格子游戲中的算術(shù)
五花八門的數(shù)字收藏
不同尋常的質(zhì)數(shù)
蜥蜴數(shù)列及其他發(fā)明
令人困惑的猜想
點點滴滴的數(shù)字奇觀
參考文獻
不可能!你確信嗎? 人們從透視錯覺得來靈感,創(chuàng)造了神秘的“不可能圖形”。人類的視覺系統(tǒng)讓我們覺得這樣的圖形很奇怪。然而這些圖形確實是可行的,并為我們帶來雙重樂趣——先是驚奇,然后理解。
亞歷山大·馬賽,1829年生于法國坎佩爾。他在 1872年發(fā)明了四眼紐扣的系衣服方法。相比其前身兩眼紐扣,這個極其簡單的物件具備不會因旋轉(zhuǎn)而滑動的優(yōu)點。四眼紐扣曾讓其天才發(fā)明者變得富有,如今仍以數(shù)千億的數(shù)量出現(xiàn)在一半以上的服裝上。你也一定擁有幾件配有四眼紐扣的衣服。然而,四眼紐扣也許應(yīng)當(dāng)早1000年就出現(xiàn),甚至在古代就該問世。想象一下頗為有趣:偉大的亞里士多德或許忽略了這枚紐扣的存在,而他的生活質(zhì)量本可以因此改善。
自行車、四色定理、整數(shù)和一條直線上的點之間雙射的不可能性、康威生命游戲、便利貼、不可能圖形,都是近來一些頗為簡單的創(chuàng)意。很難解釋它們?yōu)楹芜@么晚才閃現(xiàn)在人類的腦海中。這些發(fā)現(xiàn)讓人不禁自問,我們今天是不是也對身旁的一些想法視而不見 ——而我們的后代也許會對我們的盲目難以理解。羅特斯維爾德,別無他人! 不可能圖形及其無窮的變化帶我們從心理學(xué)邁入奇幻藝術(shù)與數(shù)學(xué)的,世界,最終來到計算機圖形學(xué)領(lǐng)域。最近的一些研究成果既展示了人們對不可能圖形更深入的理解,也暴露出我們思維的欠缺。
仔細找找,我們會在古代繪畫和版畫中發(fā)現(xiàn)不可能物體的蛛絲馬跡(參見“不可能圖形的先驅(qū)”)。然而,我們并不確定作者是否刻意留下這樣的蹤跡,還是僅僅出于對透視法則的無知、粗心或者錯用。在威廉·賀加斯的版畫或馬塞爾·杜尚的不可能床中,圖畫是刻意為之,但離純粹的構(gòu)思還相去甚遠,并且沒有一個早期不可能圖畫脫離了現(xiàn)實世界。畫中錯亂的現(xiàn)實世界,似乎是制造錯覺不可或缺的源泉。
不可能圖形的先驅(qū)。法王亨利二世收藏的一本早于公元1025年的《圣經(jīng)》選讀中有一幅圣母像(a),畫像中裝飾柱的位置不合常理。我們可以認為這個錯誤不是有意而為,而是源于對透視的理解不足。在勃魯蓋爾1568年的畫作《絞刑架下的舞蹈》(b)中央有一具幾何形狀很奇怪的懸架——到底是藝術(shù)家有意在作品中安放這個奇怪的物體,還是在懸架透視效果上出了差錯呢?威廉·賀加斯于1754年創(chuàng)作的版畫(c) 就是存心弄錯的透視戲法。點煙斗的人在給他遞火人的房子后面很遠的山上。同樣,羊群里最遠的那頭卻畫得最大!樹也一樣。馬塞爾·杜尚在1917年根據(jù)一幅廣告畫畫了一張不合常理的床(d)。
瑞典人奧斯卡·羅特斯維爾德(1915—2002)是不可能圖形無可爭議的發(fā)明人。1934年,年輕的奧斯卡在拉丁文課上百無聊賴。不知不覺問,他開始畫出了像圖A中那樣擺放、位置不合常理的9個立方體。9個立方體連起來,就有了圖B中著名的“不可能三角形 ”。不可能圖形就是這樣誕生的。當(dāng)他意識到自己畫了什么后,奧斯卡·羅特斯維爾德將畢生都投入到研究透視悖論的問題中。
20年之后,數(shù)學(xué)家羅杰·潘洛斯和他的父親里昂內(nèi)·潘洛斯重新發(fā)明的不可能三角形出現(xiàn)在《英國心理學(xué)期刊》(Britch Journal of Psychology)上的一篇科學(xué)文章中。今天,它被“不公正地”稱為潘洛斯三角形,并有數(shù)不清的變化形式。
奧斯卡·羅特斯維爾德發(fā)明并且畫了數(shù)百個不可能圖形,為此,他的祖國瑞典在1982發(fā)行了一套印著其數(shù)百幅作品的郵票(見左圖)以示紀念。莫里茨·科內(nèi)利斯·埃舍爾用美妙的版畫為這些令人困擾的幾何物體帶來巨大聲譽,并首次將其置于復(fù)雜的圖形創(chuàng)作中,彰顯其魔幻般的美。
如今,其他藝術(shù)家繼續(xù)著不可能圖形和透視錯覺的游戲,創(chuàng)造了引人思考的作品,個中玄妙力量可謂妙趣橫生,令人嘖嘖稱奇。其中最巧妙的藝術(shù)家包括我們認為堪稱第一的桑德羅·德爾普雷特,以及岡薩爾維斯、尤斯·德梅、布拉多、莫萊蒂、恩斯特、福田繁雄、哈梅克斯、謝帕德、奧洛斯。
自1934年以來,悖論圖形愛好者發(fā)明了各種令人難以置信的不可能物體,除此以外,數(shù)百篇針對不可能物體的文章也探討了眾多問題。這些讓人稱嘆的小小圖畫引出了數(shù)不清的謎題,相關(guān)最新研究改變著人類對空間認知的理解,這至今仍是個挑戰(zhàn)。
P2-4