日期查询:2022年07月27日

献给数学爱好者的礼物

   【内容简介】
  
    数学家的眼光和普通人的眼光不同:在常人看来十分繁难的问题,数学家可能觉得很简单;常人觉得相当简单的问题,数学家可能认为非常复杂。张景中院士从中学生熟悉的问题入手,通俗生动地介绍了数学家是如何从这些简单的问题中,发现并得出不同凡响的结论的。《数学家的眼光》讲的不是解某一类数学题的技巧,它告诉读者的是思考数学问题的思路和方法,重在帮助读者全面提高解决数学问题的能力。《数学家的眼光》被中外专家誉为是一部具有世界先进水平的科普佳作。
  
  【精彩试读】
  
    好多年以前,我像你们这样大的时候,曾经和小蚂蚁开过这样的玩笑:用樟脑球在地上画个圈,圈住一只蚂蚁。可怜的小蚂蚁,爬来爬去,再也不敢爬出这个圈子了。
   这个圈,是三角形的也好,正方形的也好,不规则的鸭蛋形也好,对小蚂蚁来说都是一样的——反正爬不出去。
   在我们看来很不相同的三角形与圆,此时此刻,对于蚂蚁却没有什么区别了。蚂蚁感兴趣的是:这个圈有没有一个缺口?
   有一门数学,叫“拓扑学”。数学家在研究拓扑学的问题的时候,倒和小蚂蚁有点同感。这时,他们也觉得,三角形的圈、圆形的圈、矩形的圈,没有什么分别,反正是个圈。
   是不是拓扑学家的眼光就和蚂蚁的眼光完全一样呢?也不尽然。如果圈子很大,能圈进半个地球,或圈子极小,小得放不进一粒细沙,蚂蚁就无所畏惧了。这就是说,圈子的大小,在蚂蚁看来是不同的;但对于拓扑学家,圈子的大小是真正无所谓的,小得像原子,大得像太阳系,都一样,反正是个圈子。
   在弹性很好的橡胶膜上画个图形,你把橡胶膜压缩、扯大或揉成一团的时候,图形会变得稀奇古怪。三角形也许会变成六边形,圆圈也许会变成一只小鸭。但只要不把橡胶膜扯破,不把某两部分粘合在一起,在拓扑学家看来,这个图形就等于没有变。
   从拓扑学的观点来看,皮球和橡胶做的空心洋娃娃没有什么分别,但皮球和汽车轮胎却完全不同。的确,蚂蚁放在皮球里爬不出来,放在轮胎里也爬不出来,但拓扑学家却有更巧妙的手段来查清皮球与汽车轮胎之间的不同。如果轮胎里有两只蚂蚁,可以用一块圆环形隔板把它们隔开,在皮球里,圆环形的隔板是不可能把两只蚂蚁隔开的!
   拓扑学家把我们眼里很多不同的图形看成是相同的,然后把他们眼里相同的图形归为一类。分类的结果,平面上的封闭曲线,如果不带端点,不带分岔点,就只有一种:圈。
   空间的封闭曲面,如果不带边缘(圆筒、碗都有边缘,球、轮胎都没有边缘),不带分岔点,最简单的是球面。
   球面上挖两个洞,镶嵌上一截管子(叫环柄),在拓扑学家眼里,便和轮胎没有分别了。再挖两个洞,又可以加一个环柄。一个球上可以镶上任意多个环柄。这样,现实空间里所有不带边的面、不带分岔点的曲面,便都在其中了。
   似乎在拓扑学家眼里,世界要简单一些。但拓扑学的问题却并不简单,有不少难题尚待解决。现代数学的许多分支,都要用到拓扑学的基本概念与成果。