为什么中国老一辈数学家们基本上都是学数论的
楼主是学数学的吧,能不能认识一下,以后有机会向你请教。
以下是复制的。
中国数论研究的历史最早是从什么开始的
在中国早在20世纪30年代,华罗庚就开始研究数论问题了。
他的老师杨武之就是研究数论问题的。
华罗庚是中国学派——这个数论研究团队的领军人物,除了他自己的三角和估计与《堆垒素数论》等重要贡献外,华罗庚还对中国数论研究的方向与具体问题以及长期研究的后备人才的培养等均做出了重要的部署。
同时他组织一批年轻的数学家冲击“哥德巴赫猜想”这个世界难题,并取得了重要的进展。
中国近代数论的研究是由杨武之开始的。
他在1928年获得美国芝加哥大学博士学位,曾师从狄克逊(L.E. Dickson)。
他曾经证明了,“每个正整数都是由九个形如(x-1)x(x+1)\\\/6的非负整数之和”,这是最早的中国近代数论的结果。
1929年杨武之受聘到清华大学数学系执教。
1931年华罗庚来清华大学数学系先任图书管理员、后任助理员,边工作,边学习。
系里的华罗庚与柯召对数论比较感兴趣,杨武之就指导他们进行数论研究。
1936年,华罗庚与柯召去英国,分别进入了剑桥大学和曼彻斯特大学,师从哈代(G.H.Hardy)与莫德尔(L.J.Mordell)研究数论。
华罗庚在去英国前,就已经开始研究当时的主流数论,即哈代-李特伍德-拉马努金圆法与维诺格拉朵夫指数与估计方法方面的工作,这使他掌握了数论的制高点,所以他的数论工作,无论是在广度与深度上,在中国都是最为突出的,他的数论工作在解析数论中有着持久的影响力,同时也受到国际同行的尊敬。
另外华罗庚广招学生,撰写“数论导引”等入门书,所以在中国的数论发展中,他起到了领军的作用。
解放后,华罗庚、闵嗣鹤在这一研究上奠定了基础。
华罗庚到剑桥大学世界数论研究中心学习进修1936年,在著名数学家维纳推荐下华罗庚以访问学者身份去英国剑桥大学进修。
那里有著名解析数论专家哈代,还有其他的数论专家。
他在剑桥大学听了许多课,参加讨论班,得到著名学家哈代等人的指导。
而华罗庚的刻苦努力以及取得的发表的文章也得到大家的赞许与认可。
40年代他本人在美国作过不少杰出的数论工作。
他终于登上了数学研究的世界舞台。
在云南联大开设初等数论的课程华先生很重视做学问需要有“看家工夫”。
所谓看家工夫指的是作科研时必不可少的最基本而有用的本事。
据他的学生回忆,说华罗庚在青年时期阅读兰道(E.Landau)的《数论教程》三大卷时候,共作了6大本笔记,可见他下的功夫之深。
而这本《数论教程》使他获得了从事数学研究的分析功底。
据华罗庚的学生徐利志回忆,1940年华罗庚在云南联大开设过“初等数论”的课,他选修了这门课。
华先生讲课姿态很灵活,喜欢在黑板前面走来走去,边走边讲。
他在黑板上写字不多,只写出那些最必要的算式,而很注重讲问题的来龙去脉和论证思想,有时也穿插讲点小故事。
所以听他讲课我感到是一种愉快的享受。
1941年华罗庚完成了数论巨著《堆垒素数论》1941年,华罗庚曾把手稿寄给苏联的维诺格拉多夫,维诺格拉多夫立即以电报回复:“我们收到了你的优秀专著,待战争结束后,立即付印。
”因此,这本书最早是1947年以苏联科学院“斯捷克洛夫数学研究所”第22号专著出版的。
中国数学界对华罗庚的专著给予崇高的评价。
而当时的教育部几乎无人能够评审此书。
老一辈数学家何鲁冒着灼人的炎热,曾在重庆的一幢小楼上挥汗审勘,阅稿时不时地击案叫绝,一再对人说:“此天才也
”他爱不释手,居然亲笔将《堆垒素数论》抄了一遍,何氏的手抄本曾存于中国科学院数学研究所图书馆中,不幸在“文革”劫难中散失。
华罗庚的《推垒素数论》荣获教育部的一等奖。
据报载,华罗庚在西南联大曾讲授过他的《堆垒素数论》,开始慕名而来的学生将教室挤得水泄不通,后来一天天减少,减到4个,一星期后,只剩下2个,即后来成为著名数学家的闵嗣鹤和钟开莱。
教室里只剩下师徒三人,因昆明天天空袭不绝,华罗庚干脆把教室搬到华家附近,租屋而居,进行讲授。
华氏的这本书实在是太深了。
1946年华罗庚接受了访问苏联的邀请,在这几个月里,他与维诺格拉朵一起进行研究,并取得了很大的成果。
他们对三角和方法的发展改变了解析数论的中心主题。
1946年,华罗庚赴美国访问,先在普林斯顿高等研究所搞研究并讲授数论,1948年转入依利诺大学,也对维诺格拉朵的中值公式做了重要的简化、改进与应用。
1952年组织“数论”与“哥德巴赫猜想”两个讨论班1953年冬中国科学院数学研究所数论组成立后,华罗庚亲自组织并领导了两个讨论班,一个是“数论导引”,一个是“哥德巴赫猜想”讨论班,每周一次,这两个讨论班一直坚持到了1956年。
虽然数学研究所成立时还没有图书馆,但是华罗庚从美国带回不会少书,杂志与单印本,数学所的人可以去自由借阅,只要在他办公室的小本上签个名就行了。
这对数论组的人来说就更占便宜了。
因为华罗庚的大部分书是跟数论有直接或间接的关系的。
特别他有一个《解析数论》未发表的部分手稿,其中赛尔贝格的方法和素数定理初等证明的最新成果等。
当时能够读到这些东西,在全世界来说都是相当早的。
按照华罗庚计划与安排,哥德巴赫猜想讨论班分为四个单元来进行:1、史尼尔曼密率,曼恩定理与赛尔贝格方法。
2、布伦筛法、布赫夕踏布方法。
3、林尼克大筛法,瑞尼定理。
4、素变数的三角和的估计方法、西革尔定理、维诺格拉朵三素数定理。
华罗庚计划在讨论班进行完了之后,将这四个方面的材料写成综合性论文,在数学所的数学进展上发表。
那时在世界上的数论著作中,还只有包含了这四个方面成就的某些著作,所以这确实是一个颇吸引人的计划。
讨论班是由一个人主讲,华罗庚等则不停地提问题,务必使得每一个点都完全弄清楚为止。
华罗庚这种打破沙锅问到底的搞法,常常使主讲人讲不下去,长时间在讲台上思考,这叫做“挂黑板”。
有些报告材料往往在讨论班上就得到了简化,所以讨论班进行得很慢,但参加者得益很大。
这是培养人才的好形式。
既可以集思广益,又可以活跃学术空气。
当时,他经常参加讨论班,经常不断地提出问题和疑点,把大家的思想推向一个更为积极、活跃的境界。
哥德巴赫猜想讨论班的计划并没有完成,只进行了一、二、四单元,就因“反右斗争”的到来而中断了。
华罗庚选择“哥德巴赫猜想”作为数论组讨论班的主题是很有眼光的。
十几年后,华罗庚回忆他的这个决定时仍然流露出满意的神情。
他说:“我不是要你们在这个问题上作出成果来,我的着眼点是哥德巴赫猜想跟解析数论中所有的重要方法都有联系。
以哥德巴赫猜想为主题来学习,将可以学到解析数论中所有的重要的方法。
”,他说“ 哥德巴赫猜想真是美极了,现在还没有一个方法可以解决它。
”他还指出:“你们弄懂了解析数论,再学一点代数数论,就可以将解析数论的结果推广到代数数域上去。
关于代数数论,除了《数论导引》的第十六章外,再学两条定理,狄里赫雷定理与戴德金定理就可以边学习边工作了。
”华罗庚教授组织研究“哥德巴赫猜想”这个难题,是非常具有长远的战略眼光的,它也带动解析数论的研究,不仅推动了数学的发展,同时在国内也培养中国的数论研究人才。
之后这个讨论班的三个成员都在数论研究中作出了重要的贡献与《哥德巴赫猜想》的研究也取得了重要的进展。
从1954年开始,闵嗣鹤在北大开设了“数论专门化”,共有四个学生。
他开这门数论课,指导他们做毕业论文,引导他们从事解析数论的研究。
闵嗣鹤鼓励他的学生多与数学所的数论组的人交流,多向华罗庚学习。
数学所数论组的年青人也常向闵嗣鹤老师请教,彼此间的关系很密切。
北大数论专门化的学生潘成洞、尹文霖与邵品琮也来数学所参加过哥德巴赫猜想讨论班。
1957年,华罗庚的《数论导引》出版,书中包括了不少未发表的结果及关于三角和、丢番图方程、模变换及华林与他利问题的基本材料。
后来华罗庚发现了陈景润,并将其调入数学所。
陈景润经过多年的努力,最后终于证明了1+2,取得了世界上关于证明哥德巴赫猜想的最好成果。
吴文俊曾说过:“陈景润同志本来是一个无名小卒,华罗庚同志知道了他的某些工作,就把他引到数学所来。
在数学所这样一个环境里,在华罗庚先生亲自指导之下,陈景润同志做出了许多重要的工作。
其中最突出的就是大家都知道的,所谓哥德巴赫猜想(1+2)的证明。
这出现于1965年。
我相信如果当年陈景润同志没有被华罗庚同志引到数学所来,他的成长奇迹是不可能的。
1962年华罗庚科大开设数论与代数专业培养后备人才华罗庚的学生冯克勤教授回忆说,1962年华罗庚想在我们年级开设数论与代数专业,由于我从中学就喜欢数论,就报了名,于是包括我在内的15位学生从四年级起进入该专业,由华罗庚亲自讲授“典型群”,王元讲“数论导引”,万哲先和曾肯成讲“抽象代数”,吴方讲解析数论,这集中了当时国内最强大的数论和代数教师阵营。
大学五年级,吴方指导我作了一篇论文,内容是把当时陈景润关于圆内整点问题余项估计的最新成果作到椭圆上去,这是我所写的第一篇论文。
华罗庚1963年来科大任副校长,并把他在科学院数学所的研究生带到科大,连王元的关系也临时转到科大,准备以科大为基地集中力量培养学生从事科学研究。
他给我的任务是学习代数数论,这是20世纪40年代他在美国做教授的一个数论研究领域,回国后,组织了解析数论的队伍,但由于种种原因,代数数论的研究未能充分开展。
此外,华罗庚和王元这时也正把数论用于积分近似计算,其中也用到代数数论工具,所以他这时希望在科大的三届共十一位研究生中有人能研究代数数论。
这是一个用代数方法研究数论的一门学问,很合我的胃口。
中国的数论研究取得了丰硕的成果1973年,陈景润关于哥德巴赫猜想的著名论文发表后,潘承洞又开始了解析数学论研究。
这一时期工作的代表性论文是“一个新的均值定理及其应用”。
他的主要贡献是提出并证明了一类新的素数分布的均值定理,给出了这一定理对包括哥德巴赫猜想在内的许多著名数论问题的重要应用。
1979年7月,在英国达勒姆举行的国际解析数论会议上,潘承洞应邀以此作了一小时的报告,受到华罗庚和与会者的高度评价。
1982年,潘承洞发表了论文“研究哥德巴赫猜想的一个新尝试”,提出了与已有研究截然不同的方法,对哥德巴赫猜想作了有益的探索。
在1988到1990年间,华罗庚与潘承彪以“小区间上的素变数三角和估计”为题发表了三篇论文,提出了用纯分析方法估计小区间上的素变数三角和,第一次严格地证明了小区间上的三素数定理,这是他对论文“堆垒素数论的一些新结果”的进一步完善和改进。
华罗庚与他的学生在数论方面的工作展示中国数学家在数论方面具有的很高的水平与才华,被世界数学界称为“以华为首的中国学派”,这是中国数学家研究团体在世界数学发展的过程中第一次得到的肯定与赞扬。
而这个结果是数学家们通过几十年的努力才获得的。
华罗庚系统地研究了华林问题——哥德巴赫问题。
在19世纪40年代,懂得堆垒素数论的圆法与维诺格拉朵夫的两个指数和估计方法的人还很少。
华罗庚撰写的专著《堆垒素数论》,包含了数论领域所有重要的研究成果,其中有华罗庚用一个很优美的方法证明了一般三角和定理。
这本书不仅结果是当时最新的,而且写得十分通俗易懂,除了西革尔关于 L- 函数的实零点估计外,所有定理都给出了证明,所以该书是自给自足的,是一本很好的数论专著。
就像哈贝斯坦在悼念华罗庚时说的:“几代数论学家都从华罗庚的至今仍有影响的1947年的专著《堆垒素数论》中学到了圆法的知识。
”华罗庚在1958年改进与简化了维诺格拉朵夫关于魏尔(H.Weyl)和的估计,华罗庚关于华林问题研究成果与“华氏不等式”等都是数论十分重要的成果,被很多人引用。
华罗庚的学生王元在1956年先证明了(3+4),在1957年又证明了(3+3),(2+3)。
1962年潘承洞证明了(1+5),之后潘承洞与王元又合作证明了(1+4)。
1966年,陈景润运用庞比尼中值公式,非常出色地证明了(1+2)。
中国数学家在探索哥德巴赫猜想过程中,取得了重要的进展,但是最后谁能摘下这个明珠,攻克这个世界难题,会不会是中国人
这些仍旧还是未知的谜,等待有人来回答。
几何原本读后感
几何原本读后感《几何原本》是古希腊数学家欧几里得的一部不朽之作,大约成书于公元前 300 年左右,是一部划时代的著作,是最早用公理法建立起演绎数学体系的 典范。
它从少数几个原始假定出发,通过严密的逻辑推理,得到一系列的命题, 从而保证了结论的准确可靠。
《几何原本》的原著有 13 卷,共包含有 23 个定义、5 个公设、5 个公理、 286 个命题。
是当时整个希腊数学成果、方法、思想和精神的结晶,其内容和形 式对几何学本身和数学逻辑的发展有着巨大的影响。
自它问世之日起,在长达 二千多年的时间里一直盛行不衰。
它历经多次翻译和修订,自 1482 年第一个印 刷本出版后,至今已有一千多种不同的版本。
除了《圣经》之外,没有任何其 他著作,其研究、使用和传播之广泛,能够与《几何原本》相比。
但《几何原 本》超越民族、种族、宗教信仰、文化意识方面的影响,却是《圣经》所无法 比拟的。
《几何原本》的希腊原始抄本已经流失了,它的所有现代版本都是以希腊 评注家泰奥恩(Theon,约比欧几里得晚七百年)编写的修订本为依据的。
《几 何原本》的泰奥恩修订本分 13 卷,总共有 465 个命题, 其内容是阐述平面几何、 立体几何及算术理论的系统化知识。
第一卷首先给出了一些必要的基本定义、解释、公设和公理,还包括一些 关于全等形、平行线和直线形的熟知的定理。
该卷的最后两个命题是毕达哥拉 斯定理及其逆定理。
这里我们想到了关于英国哲学家 T.霍布斯的一个小故事: 有一天,霍布斯在偶然翻阅欧几里得的《几何原本》,看到毕达哥拉斯定理, 感到十分惊讶,他说:“上帝啊
这是不可能的。
”他由后向前仔细阅读第一 章的每个命题的证明,直到公理和公设,他终于完全信服了。
第二卷篇幅不大,主要讨论毕达哥拉斯学派的几何代数学。
第三卷包括圆、弦、割线、切线以及圆心角和圆周角的一些熟知的定理。
这些定理大多都能在现在的中学数学课本中找到。
第四卷则讨论了给定圆的某些内接和外切正多边形的尺规作图问题。
第五卷对欧多克斯的比例理论作了精彩的解释,被认为是最重要的数学杰 作之一。
据说,捷克斯洛伐克的一位并不出名的数学家和牧师波尔查诺 (Bolzano,1781-1848),在布拉格度假时,恰好生病,为了分散注意力,他 拿起《几何原本》阅读了第五卷的内容。
他说,这种高明的方法使他兴奋无比, 以致于从病痛中完全解脱出来。
此后,每当他朋友生病时,他总是把这作为一 剂灵丹妙药问病人推荐。
第七、八、九卷讨论的是初等数论,给出了求两个或多个整数的最大公因 子的“欧几里得算法”,讨论了比例、几何级数,还给出了许多关于数论的重 要定理。
第十卷讨论无理量,即不可公度的线段,是很难读懂的一卷。
最后三卷,即第十一、十二和十三卷,论述立体几何。
目前中学几何课本 中的内容,绝大多数都可以在《几何原本》中找到。
《几何原本》按照公理化结构,运用了亚里士多德的逻辑方法,建立了第 一个完整的关于几何学的演绎知识体系。
所谓公理化结构就是:选取少量的原 始概念和不需证明的命题,作为定义、公设和公理,使它们成为整个体系的出 发点和逻辑依据,然后运用逻辑推理证明其他命题。
《几何原本》成为了两千 多年来运用公理化方法的一个绝好典范。
诚然,正如一些现代数学家所指出的 那样,《几何原本》存在着一些结构上的缺陷,但这丝毫无损于这部著作的崇 高价值。
它的影响之深远.使得“欧几里得”与“几何学”几乎成了同义语。
它集中体现了希腊数学所奠定的数学思想、数学精神,是人类文化遗产中的一 块瑰宝。
什么是整数集合
整数 Z = {...,-3,-2,-1,0,1,2,3,...}一、初等数论1.1 介绍1.1.1 什么论
高斯,数学是科学后,数论是数学的皇后。
数论作为数学里的一个方向,是最阳春白雪的,上帝创造了整数,人们来研究它,于是就有了数论。
基本上就是类似1+1=2这类问题,很简单,不过到现在也没人给出证明。
整数有什么特征呢
我们小学的时候都学过奇偶、整除、合数、素数这些概念,基于这样一些基本的概念,扩展开来分析整数内部的一些关系,便是数论研究的内容。
比如,最原始的哥德巴赫(Goldbach)猜想:所有大于7的奇数都是3个奇素数的和;所有大于4的偶数都是两个奇素数的和。
例:9=3+3+3,8=3+5,21=7+7+7,18=5+13=7+11......还可以再举出无穷多个你能举出的例子,应该都会符合这两条,如果你找到了不符合的例子,恭喜,人类之大幸,折腾了数学家们几百年的问题终于被你搞定了。
目前在这方面做的最好的我国著名数学家陈景润。
——中国从来不缺高人,缺的是让高人做出伟业的环境。
1.1.2 数论的应用从物理学到艺术(音乐),都可以看到数论的影子。
1.1.3 代数预备知识数的集合表示:(1) 自然数集合 N = {1,2,3,...}(2) 整数集合 Z = {...,-3,-2,-1,0,1,2,3,...} 非负整数集合 Z>=0 = {0,1,2,3,...} 正整数集合 Z+ = {1,2,3,...} = N 大于1的正整数集合 Z>1 = {2,3,4,...}(3) 剩余类 Z\\\/nZ 引用一个其它书上的定义: 设n是一个给定的正整数,Cr(r=0,1,2,...,n-1)表示所有形如qn+r的整数组成的集合,其中q为整数,则Cr(r从0到n-1)叫做模数n的剩余类。
例:n为10,则模数10的剩余类为{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}(4) 有理数集合 Q Q = {a\\\/b : a,b∈Z and b≠0} (5) 实数集合 R \\\/有理数Q R \\\/代数的,如开方运算 \\\\无理数 \\\\超越的,如π,e等(6) 复数集合 C C = {a+bi : a,b∈R and i是-1的开方}
什么叫素数
素数是这样的整数,了能表它自己和1的乘积以外,不能何其它两个整数的乘积。
例如,15=3*5,所以15不是素数;又如,12=6*2=4*3,所以12也不是素数。
另一方面,13除了等于13*1以外,不能表示为其它任何两个整数的乘积,所以13是一个素数。
有的数,如果单凭印象去捉摸,是无法确定它到底是不是素数的。
有些数则可以马上说出它不是素数。
一个数,不管它有多大,只要它的个位数是2、4、5、6、8或0,就不可能是素数。
此外,一个数的各位数字之和要是可以被3整除的话,它也不可能是素数。
但如果它的个位数是1、3、7或9,而且它的各位数字之和不能被3整除,那么,它就可能是素数(但也可能不是素数)。
没有任何现成的公式可以告诉你一个数到底是不是素数。
你只能试试看能不能将这个数表示为两个比它小的数的乘积。
找素数的一种方法是从2开始用“是则留下,不是则去掉”的方法把所有的数列出来(一直列到你不想再往下列为止,比方说,一直列到10,000)。
第一个数是2,它是一个素数,所以应当把它留下来,然后继续往下数,每隔一个数删去一个数,这样就能把所有能被2整除、因而不是素数的数都去掉。
在留下的最小的数当中,排在2后面的是3,这是第二个素数,因此应该把它留下,然后从它开始往后数,每隔两个数删去一个,这样就能把所有能被3整除的数全都去掉。
下一个未去掉的数是5,然后往后每隔4个数删去一个,以除去所有能被5整除的数。
再下一个数是7,往后每隔6个数删去一个;再下一个数是11,往后每隔10个数删一个;再下一个是13,往后每隔12个数删一个。
……就这样依法做下去。
你也许会认为,照这样删下去,随着删去的数越来越多,最后将会出现这样的情况;某一个数后面的数会统统被删去崮此在某一个最大的素数后面,再也不会有素数了。
但是实际上,这样的情况是不会出现的。
不管你取的数是多大,百万也好,万万也好,总还会有没有被删去的、比它大的素数。
事实上,早在公元前300年,希腊数学家欧几里得就已证明过,不论你取的数是多大,肯定还会有比它大的素数,假设你取出前6个素数,并把它们乘在一起:2*3*5*7*11*13=30030,然后再加上1,得30031。
这个数不能被2、3、5、7、11、13整除,因为除的结果,每次都会余1。
如果30031除了自己以外不能被任何数整除,它就是素数。
如果能被其它数整除,那么30031所分解成的几个数,一定都大于13。
事实上,30031=59*509。
对于前一百个、前一亿个或前任意多个素数,都可以这样做。
如果算出了它们的乘积后再加上1,那么,所得的数或者是一个素数,或者是比所列出的素数还要大的几个素数的乘积。
不论所取的数有多大,总有比它大的素数,因此,素数的数目是无限的。
随着数的增大,我们会一次又一次地遇到两个都是素数的相邻奇数对,如5,7;11,13;17,19;29,31;41,43;等等。
就数学家所能及的数来说,它们总是能找到这样的素数对。
这样的素数对到底是不是有无限个呢
谁也不知道。
数学家认为是无限的,但他们从来没能证明它。
这就是数学家为什么对素数感兴趣的原因。
素数为数学家提供了一些看起来很容易、但事实却非常难以解决的问题,他们目前还没能对付这个挑战哩。
这个问题到底有什么用处呢
它除了似乎可以增添一些趣味以外,什么用处也没有。
读完这个的感受(100字)
少年 求学 晚年 成就 轶事 另一面 大事年表 伊萨克·牛顿爵士(Sir Isaac Newton,儒略历1642年12月25日-1727年3月20日 格里历1643年1月4日—1727年3月31日),数学家、科学家和哲学家,同时是英国当时炼金术热衷者。
他在1687年7月5日发表的《自然哲学的数学原理》(Philosophiae Naturalis Principia Mathematica)里提出的万有引力定律以及他的牛顿运动定律是经典力学的基石。
牛顿还和莱布尼茨各自独立地发明了微积分。
他总共留下了50多万字的炼金术手稿和100多万字的神学手稿。
牛顿被誉为人类历史上最伟大的科学家之一。
他的万有引力定律在人类历史上第一次把天上的运动和地上的运动统一起来,为日心说提供了有力的理论支持,使得自然科学的研究最终挣脱了宗教的枷锁。
牛顿还发现了太阳光的颜色构成,还制作了世界上第一架反射望远镜。
少年时光 1642年的圣诞节前夜,在英格兰林肯郡沃尔斯索浦的一个农民家庭里,牛顿诞生了。
牛顿是一个早产儿,出生时只有3磅重。
接生婆和他的双亲都担心他能否活下来。
谁也没有料到这个看起来微不足道的小东西会成为了一位震古烁今的科学巨人,并且活到了竟活到了85岁的高龄。
牛顿出生前三个月父亲便去世了。
在他两岁时,母亲改嫁。
从此牛顿便由外祖母抚养。
11岁时,母亲的后夫去世,牛顿才回到了母亲身边。
大约从5岁开始,牛顿被送到公立学校读书,12岁时进入中学。
少年时的牛顿并不是神童,他资质平常,成绩一般,但他喜欢读书,喜欢看一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物,并从中受到启发,自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意,如风车、木钟、折叠式提灯等等。
药剂师的房子附近正建造风车,小牛顿把风车的机械原理摸透后,自己也制造了一架小风车。
推动他的风车转动的,不是风,而是动物。
他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上,然后在轮子的前面放上一粒玉米,刚好那地方是老鼠可望不可及的位置。
老鼠想吃玉米,就不断的跑动,于是轮子不停的转动。
他还制造了一个小水钟。
每天早晨,小水种会自动滴水到他的脸上,催他起床。
后来,迫于生活,母亲让牛顿停学在家务农。
但牛顿对务农并不感兴趣,一有机会便埋首书卷。
每次,母亲叫他同她的佣人一道上市场,熟悉做交易的生意经时,他便恳求佣人一个人上街,自己则躲在树丛后看书。
有一次,牛顿的舅父起了疑心,就跟踪牛顿上市镇去,他发现他的外甥伸着腿,躺在草地上,正在聚精会神地钻研一个数学问题。
牛顿的好学精神感动了舅父,于是舅父劝服了母亲让牛顿复学。
牛顿又重新回到了学校,如饥似渴地汲取着书本上的营养。
求学岁月 牛顿19岁时进入剑桥大学,成为三一学院的减费生,靠为学院做杂务的收入支付学费。
在这里,牛顿开始接触到大量自然科学著作,经常参加学院举办的各类讲座,包括地理、物理、天文和数学。
牛顿的第一任教授伊萨克·巴罗是个博学多才的学者。
这位学者独具慧眼,看出了牛顿具有深邃的观察力、敏锐的理解力。
于是将自己的数学知识,包括计算曲线图形面积的方法,全部传授给牛顿,并把牛顿引向了近代自然科学的研究领域。
后来,牛顿在回忆时说道:“巴罗博士当时讲授关于运动学的课程,也许正是这些课程促使我去研究这方面的问题。
” 当时,牛顿在数学上很大程度是依靠自学。
他学习了欧几里德的《几何原本》、笛卡儿的《几何学》、沃利斯的《无穷算术》、巴罗的《数学讲义》及韦达等许多数学家的著作。
其中,对牛顿具有决定性影响的要数笛卡儿的《几何学》和沃利斯的《无穷算术》,它们将牛顿迅速引导到当时数学最前沿——解析几何与微积分。
1664年,牛顿被选为巴罗的助手,第二年,剑桥大学评议会通过了授予牛顿大学学士学位的决定。
正当牛顿准备留校继续深造时,严重的鼠疫席卷了英国,剑桥大学因此而关闭,牛顿离校返乡。
家乡安静的环境使得他的思想展翅飞翔,以整个宇宙作为其藩篱。
这短暂的时光成为牛顿科学生涯中的黄金岁月,他的三大成就:微积分、万有引力、光学分析的思想就是在这时孕育成形的。
可以说此时的牛顿已经开始着手描绘他一生大多数科学创造的蓝图。
晚年时光 随着科学声誉的提高,牛顿的政治地位也得到了提升。
1689年,他被当选为国会中的大学代表。
作为国会议员,牛顿逐渐开始疏远给他带来巨大成就的科学。
他不时表示出对以他为代表的领域的厌恶。
同时,他的大量的时间花费在了和同时代的著名科学家如胡克、莱布尼兹等进行科学优先权的争论上。
晚年的牛顿在伦敦过着堂皇的生活,1705年他被安妮女王封为贵族。
此时的牛顿非常富有,被普遍认为是生存着的最伟大的科学家。
他担任英国皇家学会会长,在他任职的二十四年时间里,他以铁拳统治着学会。
没有他的同意,任何人都不能被选举。
晚年的牛顿开始致力于对神学的研究,他否定哲学的指导作用,虔诚地相信上帝,埋头于写以神学为题材的著作。
当他遇到难以解释的天体运动时,竟提出了“神的第一推动力”的谬论。
他说“上帝统治万物,我们是他的仆人而敬畏他、崇拜他”。
1727年3月20日,伟大艾萨克·牛顿逝世。
同其他很多杰出的英国人一样,他被埋葬在了威斯敏斯特教堂。
他的墓碑上镌刻着: 让人们欢呼这样一位多么伟大的人类荣耀曾经在世界上存在。
伟大的成就 在牛顿的全部科学贡献中,数学成就占有突出的地位。
他数学生涯中的第一项创造性成果就是发现了二项式定理。
据牛顿本人回忆,他是在1664年和1665年间的冬天,在研读沃利斯博士的《无穷算术》并试图修改他的求圆面积的级数时发现这一定理的。
微积分的创立是牛顿最卓越的数学成就。
牛顿为解决运动问题,才创立这种和物理概念直接联系的数学理论的,牛顿称之为流数术。
它所处理的一些具体问题,如切线问题、求积问题、瞬时速度问题以及函数的极大和极小值问题等,在牛顿前已经得到人们的研究了。
但牛顿超越了前人,他站在了更高的角度,对以往分散的努力加以综合,将自古希腊以来求解无限小问题的各种技巧统一为两类普通的算法——微分和积分,并确立了这两类运算的互逆关系,从而完成了微积分发明中最关键的一步,为近代科学发展提供了最有效的工具,开辟了数学上的一个新纪元。
1707年,牛顿的代数讲义经整理后出版,定名为《普遍算术》。
他主要讨论了代数基础及其(通过解方程)在解决各类问题中的应用。
书中陈述了代数基本概念与基本运算,用大量实例说明了如何将各类问题化为代数方程,同时对方程的根及其性质进行了深入探讨,引出了方程论方面的丰硕成果,如,他得出了方程的根与其判别式之间的关系,指出可以利用方程系数确定方程根之幂的和数,即“牛顿幂和公式”。
牛顿对解析几何与综合几何都有贡献。
他在1736年出版的《解析几何》中引入了曲率中心,给出密切线圆(或称曲线圆)概念,提出曲率公式及计算曲线的曲率方法。
并将自己的许多研究成果总结成专论《三次曲线枚举》,于1704年发表。
此外,他的数学工作还涉及数值分析、概率论和初等数论等众多领域。
牛顿是经典力学理论理所当然的开创者。
他系统的总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作,得到了著名的万有引力定律和牛顿运动三定律。
牛顿发现万有引力定律是他在自然科学中最辉煌的成就。
那是在假期里,牛顿常常来到母亲的家中,在花园里小坐片刻。
有一次,象以往屡次发生的那样,一个苹果从树上掉了下来。
一个苹果的偶然落地,却是人类思想史的一个转折点,它使那个坐在花园里的人的头脑开了窍,引起他的沉思:究竟是什么原因使一切物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢
牛顿思索着。
终于,他发现了对人类具有划时代意义的万有引力。
他认为太阳吸引行星,行星吸引行星,以及吸引地面上一切物体的力都是具有相同性质的力,还用微积分证明了开普勒定律中太阳对行星的作用力是吸引力,证明了任何一曲线运动的质点,若是半径指向静止或匀速直线运动的点,且绕此点扫过与时间成正比的面积,则此质点必受指向该点的向心力的作用,如果环绕的周期之平方与半径的立方成正比,则向心力与半径的平方成反比。
牛顿还通过了大量实验,证明了任何两物体之间都存在着吸引力,总结出了万有引力定律: F=G(m1m2 \\\/ r 2)(m1和m2是两物体的质量,r为两物体之间的距离)。
在同一时期,雷恩、哈雷和胡克等科学家都在探索天体运动奥秘,其中以胡克较为突出,他早就意识到引力的平方反比定律,但他缺乏象牛顿那样的数学才能,不能得出定量的表示。
牛顿运动三定律是构成经典力学的理论基础。
这些定律是在大量实验基础上总结出来的,是解决机械运动问题的基本理论依据。
1687年,牛顿出版了代表作《自然哲学的数学原理》,这是一部力学的经典著作。
牛顿在这部书中,从力学的基本概念(质量、动量、惯性、力)和基本定律(运动三定律)出发,运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具,建立了经典力学的完整而严密的体系,把天体力学和地面上的物体力学统一起来,实现了物理学史上第一次大的综合。
在光学方面,牛顿也取得了巨大成果。
他利用三棱镜试验了白光分解为的有颜色的光,最早发现了白光的组成。
他对各色光的折射率进行了精确分析,说明了色散现象的本质。
他指出,由于对不同颜色的光的折射率和反射率不同,才造成物体颜色的差别,从而揭开了颜色之迷。
牛顿还提出了光的“微粒说”,认为光是由微粒形成的,并且走的是最快速的直线运动路径。
他的“微粒说”与后来惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。
此外,他还制作了牛顿色盘和反射式望远镜等多种光学仪器。
牛顿的研究领域非常广泛,他在几乎每个他所涉足的科学领域都做出了重要的成绩。
他研究过计温学,观测水沸腾或凝固时的固定温度,研究热物体的冷却律,以及其他一些只有在与他自己的主要成就想比较时,才显得逊色的课题。
趣闻轶事 1667年复活节后不久,牛顿返回到剑桥大学,10月被选为三一学院初级院委,翌年获得硕士学位,同时成为高级院委。
1669年,巴罗为了提携牛顿而辞去了教授之职,26岁的牛顿晋升为数学教授。
巴罗让贤,在科学史上一直被传为佳话。
牛顿并不善于教学,他在讲授新近发现的微积分时,学生都接受不了。
但在解决疑难问题方面的能力,他却远远超过了常人。
还是学生时,牛顿就发现了一种计算无限量的方法。
他用这个秘密的方法,算出了双曲面积到二百五十位数。
他曾经高价买下了一个棱镜,并把它作为科学研究的工具,用它试验了白光分解为的有颜色的光。
开始,他并不愿意发表他的观察所得,他的发现都只是一种个人的消遣,为的是使自己在寂静的书斋中解闷。
他独自遨游于自己所创造的超级世界里。
后来,在好友哈雷的竭力劝说下,才勉强同意出版他的手稿,才有划时代巨著《自然哲学的数学原理》的问世。
作为大学教授,牛顿常常忙得不修边幅,往往领带不结,袜带不系好,马裤也不纽扣,就走进了大学餐厅。
有一次,他在向一位姑娘求婚时思想又开了小差,他脑海了只剩下了无穷量的二项式定理。
他抓住姑娘的手指,错误的把它当成通烟斗的通条,硬往烟斗里塞,痛得姑娘大叫,离他而去。
牛顿也因此终生未娶。
牛顿从容不迫地观察日常生活中的小事,结果作出了科学史上一个个重要的发现。
他马虎拖沓,曾经闹过许多的笑话。
一次,他边读书,边煮鸡蛋,等他揭开锅想吃鸡蛋时,却发现锅里是一只怀表。
还有一次,他请朋友吃饭,当饭菜准备好时,牛顿突然想到一个问题,便独自进了内室,朋友等了他好久还是不见他出来,于是朋友就自己动手把那份鸡全吃了,鸡骨头留在盘子,不告而别了。
等牛顿想起,出来后,发现了盘子里的骨头,以为自己已经吃过了,便转身又进了内室,继续研究他的问题。
科学巨人的另一面 在中小学教科书中,学生们肯定不止一次接触到牛顿这一非同凡响的名字。
正如人们所熟知的那样,他是英国伟大的物理学家、数学家和天文学家,提出过万有引力定律、力学三大定律、白光由各色光组成的理论,并开创了微积分学,等等。
在迈克尔·怀特所著的《100位杰出人物》一书中,艾萨克·牛顿(1642~1727)被列为最具影响力人物之第二,排在穆罕默德之后,耶稣基督之前。
他之所以能够获得如此殊荣,当然是因为他对科学发展的杰出贡献。
人们往往倾向于把科学史上具有划时代意义的伟大科学家看作是品德高尚的天才和圣人,无数荣誉和光环围绕着他们,使人们难以了解他们作为普通人的真实性情。
新近出版的《牛顿传:最后的炼金术士》,通过大量翔实的资料和原始档案,还原了一个真实的牛顿。
这位站立在巫术终结和科学兴起的历史转折点上的天才,通过对未知世界永无止境的探索,使他成为有史以来最伟大的科学家之一,也使他将自己一生中更多的精力花费在炼金术上,牛顿总共留下50多万英文单词的炼金术手稿和100多万单词的神学手稿,而这些工作与他的科学发现很难说是毫无关联的。
除此之外,他还专门研究过治疗想像中他所患疾病的药物。
此书作者基于科学发生学的视角,提出了牛顿痴迷炼金术与奠立近代科学基础之间的重大关联。
他借助牛顿遗留下来的重要信件和从未发表过的笔记,阐释了牛顿从事炼金术和神学研究对于他发现万有引力,以及后来进行的统一场论研究的作用。
值得一提的是,直到1936年,牛顿真实的另一面才逐渐显露出来,而这要归功于20世纪的经济学大师、牛顿研究者约翰·梅纳德·凯恩斯。
当时有一批牛顿遗留下来的文件在苏富比拍卖公司拍卖,这些文件是大约50年前由剑桥大学所接受的捐赠中被认为“不具科学价值”的一部分收藏品。
结果,凯恩斯在拍卖中购得这批文件。
凯恩斯在研读这批从未向世人公布过的秘密文件后,于1942年在英国皇家学会发表演说,将历史上这位最著名和最崇高的科学家描绘成一个受到争议的性格偏执者。
凯恩斯对牛顿的重新评价值得我们正视和思考:“从18世纪以来,牛顿一向被认为是第一个,也是最伟大的近代科学家,是一个理性主义者,他教导我们作出冷静的思考和无偏的推理。
可是现在我要说,我不认为如此,我不认为任何人在看完那一箱文件之后,还会把他看成是那样一位道德高尚的伟人。
”无独有偶,当今世界上最伟大的物理学家史蒂芬·霍金在《时间简史》一书中也对牛顿做过不客气的评价:牛顿不是一个讨人喜欢的人,他和其他院士的关系声名狼藉。
他晚年的大部分时间都是在激烈的争吵中度过。
他有意识地报复了皇家天文学家约翰·夫莱姆斯梯德,又与德国哲学家莱布尼茨发生了更为严重的冲突。
莱布尼茨和牛顿各自独立地创造了微积分,尽管牛顿发现微积分要比莱布尼茨早若干年,但他很晚才出版自己的著作。
于是,谁是微积分的第一创造者,成了当时科学界争吵的一件大事。
值得注意的是,大多数为牛顿辩护的文章均出自牛顿本人之手,只不过是用朋友的名义发表的。
无奈的莱布尼茨只得请求英国皇家学会予以裁定,而作为皇家学会会长的牛顿指定了一个由牛顿自己的朋友所组成的“公正的”委员会来审查,更有甚者,牛顿自己写了委员会的报告,以皇家学会的名义发表,正式谴责莱布尼茨剽窃。
至于牛顿为什么痴迷于炼金术,也颇令人费解。
人们很难相信,对财富并非极度渴望的牛顿,只是为了获取财富之源会花费那么多精力,但同样不能令人信服的是,他是在通过这种形式进行科学探索。
那么只有一种解释可能较为可信———牛顿的自大,使他希望通过炼金术试验的成功来超越他那个时代和以往数百年间的竞争对手。
如果我们以今天的眼光来审视炼金术,我们应当承认它至少带来了一些有用的技术和工具。
并且炼金术可能或多或少地激发了牛顿的灵感,有助于他在科学领域中的探索和发现。
阅读这本《牛顿传》可以得到的启示是,科学巨人同样可能走向歧途,他们的人格或个性也可能存在着这样或那样的缺陷,但是他们对世界文明的贡献是第一位的,而这些有利于社会进步的探索永远不会被贬低或者忘却。
大事年表 1642年 8月,英国内战爆发,战争持续到1649年。
1643年 1月4日,伊萨克·牛顿出生于英国乌尔斯索普,母亲是汉纳·牛顿。
他的父亲3个月前就去世了。
1655年 牛顿12岁,开始上格兰瑟姆文法学校。
1661年 6月牛顿18岁,进入剑桥大学。
1664年 春天,牛顿21岁,开始进行光的实验。
1665年 牛顿拿到文学士学位,并开始发展他自己的高等数学。
伦敦流行大鼠疫,并扩散到其他城市。
牛顿离开剑桥,回到伍尔斯索普。
1666年 牛顿在引力定律方面取得了重大突破。
1667年 3月,牛顿返回剑桥大学。
6个月内,他被推选为三一学院的研究员。
1669年 7月,牛顿的作品《分析论》开始发行。
10月,牛顿被任命为剑桥大学卢卡西讲座的数学教授,年仅26岁,是担任该职位的最年轻的人。
1670—1671年 牛顿研制出他的反射望远镜。
1672年 牛顿应邀参加皇家学会,这是一个由资深科学家组成的团体。
2月,牛顿向学会递交了他的入会后的第一篇论文。
1679年 6月,牛顿的母亲去世。
1684年 牛顿开始撰写他的《自然哲学的数学原理》,该书通称为《原理》。
1686年 4月28日,《原理》一书的摘要在皇家学会宣读。
该书被视为科学界的经典作品。
1689年 牛顿被推选为剑桥大学代表,参加英国“国会会议”。
1693—1696年 牛顿患了一种奇怪的病。
1696年 3月,牛顿病体康复,接受皇家造币厂的监造员一职。
1699年 12月,47岁的牛顿被任命为皇家造币厂厂长。
1701年 牛顿被选为代表剑桥大学的英国下议院议员。
1703年 11月30日,牛顿被选为皇家学会主席。
1704年 牛顿有关光的研究的著作《光学》出版。
1705年 牛顿被安妮女王封为爵士。
他是第一位获此殊荣的科学家。
1727年 3月30日,牛顿爵士逝世,享年84岁。
华罗庚得主要成就有那些
华一生都是在国难中挣他常说他的一生遭遇三大劫难。
自先是童年时,家贫,失学,患重病,腿残废。
第二次劫难是抗日战争期间,孤立闭塞,资料图书缺乏。
第三次劫难是“文化大革命”,家被查抄,手槁散失,禁止他去图书馆,将他的助手与学生分配到外地等。
在这等恶劣的环境下,要坚持工作,做出成就,需付出何等努力,需怎样坚强的毅力是可想而知的. 早在40年代,华罗庚已是世界数论界的领袖数学家之一。
但他不满足,不停步,宁肯另起炉灶,离开数论,去研究他不熟悉的代数与复分析,这又需要何等的毅力寻勇气
华罗庚善于用几句形象化的语言将深刻的道理说出来。
这些语言简意深,富于哲理,令人难忘。
早在 SO年代,他就提出“天才在于积累,聪明在于勤奋”。
华罗庚虽然聪明过人,但从不提及自己的天分,而把比聪明重要得多的“勤奋”与“积累”作为成功的钥匙,反复教育年青人,要他们学数学做到“拳不离手,曲不离口”,经常锻炼自己。
50年代中期,针对当时数学研究所有些青年,做出一些成果后,产生自满情绪,或在同一水平上不断写论文的倾问,华罗庚及时提出:“要有速度,还要有加速度。
”所谓“速度”就是要出成果,所谓‘加速度”就是成果的质量要不断提高。
“文化大革命”刚结束的,一些人,特别是青年人受到不良社会风气的影响,某些部门,急于求成,频繁地要求报成绩、评奖金等不符合科学规律的做法,导致了学风败坏。
表现在粗制滥造,争名夺利,任意吹嘘。
1978年他在中国数学会成都会议上语重心长地提出:“早发表,晚评价。
”后来又进一步提出:“努力在我,评价在人。
”这实际上提出了科学发展及评价科学工作的客观规律,即科学工作要经过历史检验才能逐步确定其真实价值,这是不依赖人的主观意志为转移的客 观规律。
” 华罗庚从不隐讳自己的弱点,只要能求得学问, 他宁肯暴露弱点。
在他古稀之年去英国访问时,他把成语“不要班门弄斧”改成“弄斧必到班门”来鼓励自己。
实际上,前一句话是要人隐讳缺点,不要暴露。
华罗庚每到一个大学,是讲别人专长的东西,从而得到帮助呢,还是对别人不专长的,把讲学变成形式主义走过场
华罗庚选择前者,也就是“弄等必到班门”。
早在50年代,华罗庚在《数论导引》的序言里就把搞数学比作下棋,号召大家找高手下,即与大数学家较量。
中国象棋有个规则,那就是“观棋不语真君子,落子无悔大丈夫”。
1981年,在淮南煤矿的一次演讲中,华罗康指出:“观棋不语非君子,互相帮助;落子有悔大丈夫,改正缺点。
”意思是当你见到别人搞的东西有毛病时,一定要说,另一方面,当你发现自己搞的东西有毛病时,一定要修正。
这才是“君子”与“丈夫”。
针对一些人遇到困难就退缩,缺乏坚持到底的精神,华罗庚在给金坛中学写的条幅中写道:“人说不到黄河心不死,我说到了黄河心更坚。
” 人老了,精力要衰退,这是自然规律。
华罗庚深知年龄是不饶人的。
1979年在英国时,他指出:“村老易空,人老易松,科学之道,戒之以空,戒之以松,我愿一辈子从实以终。
”这也可以说是他以最大的决心向自己的衰老作抗衡的“决心书”,以此鞭策他自己。
在华罗索第二次心肌梗塞发病的,在医院中仍坚持工作,他指出:“我的哲学不是生命尽量延长,而是昼多做工作。
”生病就该听医生的话,好好休息。
但他这种顽强的精神还是可贵的。
总之,华罗庚的一切论述都贯穿一个总的精神,就是不断拼搏,不断奋进。
祖冲之(429-500)的祖父名叫祖昌,在宋朝做了一个管理朝廷建筑的长官。
祖冲之长在这样的家庭里,从小就读了不少书,人家都称赞他是个博学的青年。
他特别爱好研究数学,也喜欢研究天文历法,经常观测太阳和星球运行的情况,并且做了详细记录。
宋孝武帝听到他的名气,派他到一个专门研究学术的官署“华林学省”工作。
他对做官并没有兴趣,但是在那里,可以更加专心研究数学、天文了。
我国历代都有研究天文的官,并且根据研究天文的结果来制定历法。
到了宋朝的时候,历法已经有很大进步,但是祖冲之认为还不够精确。
他根据他长期观察的结果,创制出一部新的历法,叫做“大明历”(“大明”是宋孝武帝的年号)。
这种历法测定的每一回归年(也就是两年冬至点之间的时间)的天数,跟现代科学测定的相差只有五十秒;测定月亮环行一周的天数,跟现代科学测定的相差不到一秒,可见它的精确程度了。
公元462年,祖冲之请求宋孝武帝颁布新历,孝武帝召集大臣商议。
那时候,有一个皇帝宠幸的大臣戴法兴出来反对,认为祖冲之擅自改变古历,是离经叛道的行为。
祖冲之当场用他研究的数据回驳了戴法兴。
戴法兴依仗皇帝宠幸他,蛮横地说:“历法是古人制定的,后代的人不应该改动。
”祖冲之一点也不害怕。
他严肃地说:“你如果有事实根据,就只管拿出来辩论。
不要拿空话吓唬人嘛。
”宋孝武帝想帮助戴法兴,找了一些懂得历法的人跟祖冲之辩论,也一个个被祖冲之驳倒了。
但是宋孝武帝还是不肯颁布新历。
直到祖冲之死了十年之后,他创制的大明历才得到推行。
尽管当时社会十分动乱不安,但是祖冲之还是孜孜不倦地研究科学。
他更大的成就是在数学方面。
他曾经对古代数学著作《九章算术》作了注释,又编写一本《缀术》。
他的最杰出贡献是求得相当精确的圆周率。
经过长期的艰苦研究,他计算出圆周率在3.1415926和3.1415927之间,成为世界上最早把圆周率数值推算到七位数字以上的科学家。
祖冲之在科学发明上是个多面手,他造过一种指南车,随便车子怎样转弯,车上的铜人总是指着南方;他又造过“千里船”,在新亭江(在今南京市西南)上试航过,一天可以航行一百多里。
他还利用水力转动石磨,舂米碾谷子,叫做“水碓磨”。
祖冲之晚年的时候,掌握宋朝禁卫军的萧道成灭了宋朝。
在我国北宋时代,有一位博学多才、成就显著的科学家,他就是沈括 沈括,字存中,宋仁宗天圣九年(公元1031年)生于浙江钱塘(今浙江杭州市)一官僚家庭。
他的父亲沈周(字望之)曾在泉州、开封、江宁做过地方官。
母亲许氏,是一个有文化教养的妇女。
沈括自幼勤奋好读,在母亲的指导下,十四岁就读完了家中的藏书。
后来他跟随父亲到过福建泉州、江苏润州(今镇江)、四川简州(今简阳)和京城开封等地,有机会接触社会,对当时人民的生活和生产情况有所了解,增长了不少见闻,也显示出了超人的才智。
沈括精通天文、数学、物理学、化学、生物学、地理学、农学和医学;他还是卓越的工程师、出色的军事家、外交家和政治家;同时,他博学善文,对方志律历、音乐、医药、卜算等无所不精。
他晚年所著的《梦溪笔谈》详细记载了劳动人民在科学技术方面的卓越贡献和他自己的研究成果,反映了我国古代特别是北宋时期自然科学达到的辉煌成就。
《梦溪笔谈》不仅是我国古代的学术宝库,而且在世界文化史上也有重要的地位。
日本数学家三上义夫曾经说:沈括这样的人在全世界数学史上找不到,只有中国出了这么一个。
英国著名科学史专家李约瑟博士称沈括的《梦溪笔谈》是中国科学史上的坐标。
高斯是德国数学家、天文学家和物理学家,被誉为历史上伟大的数学家之一,和阿基米德、牛顿并列,同享盛名。
高斯1777年4月30日生于不伦瑞克的一个工匠家庭,1855年2月23日卒于格丁根。
幼时家境贫困,但聪敏异常,受一贵族资助才进学校受教育。
1795~1798年在格丁根大学学习1798年转入黑尔姆施泰特大学,翌年因证明代数基本定理获博士学位。
从1807年起担任格丁根大学教授兼格丁根天文台台长直至逝世。
高斯的成就遍及数学的各个领域,在数论、非欧几何、微分几何、超几何级数、复变函数论以及椭圆函数论等方面均有开创性贡献。
他十分注重数学的应用,并且在对天文学、大地测量学和磁学的研究中也偏重于用数学方法进行研究。
一、数学竞赛的简史 数学竞赛与体育竞赛相类似,它是青少年的一种智力竞赛,所以苏联人首创了数学奥林匹克这个名词。
在类似的以基础科学为竞赛内容的智力竞赛中,数学竞赛历史最悠久,参赛国最多,影响也最大。
比较正规的数学竞赛是1894年在匈牙利开始的,除因两次世界大战及1956年事件而停止了7届外,迄今已举行过90多届。
苏联的数学竞赛开始于1934年,美国的数学竞赛则是1938年开始的。
这两个国家除第二次世界大战期间各停止了3年外,均己举行过50多届,其他有长久数学竞赛历史的国家是罗马尼亚(始于1902年)、保加利亚(始于1949年)和中国(始于1956年)。
1956年,东欧国家和苏联正式确定了国际数学奥林匹克的计划,并于1959年在罗马尼亚布拉索夫举行了第一届国际数学奥林匹克(InternationaI Mathematics Olympiad,简称1MO)。
以后每年举行一次。
除1980年因东道国蒙古经济困难停办外,至今共举行过40届。
参赛国家也愈来愈多。
第一届仅7个国家参加,至1980年已有23个;到1990年,则有54个。
必须说明在上述历史之前已有一些数学竞赛活动,例如苏联人说,在1886年帝俄时代就举行过数学竞赛。
又如1926年在中国上海市举办过包括学生、银行和钱庄职员在内的珠算比赛,中华职业学校一年级学生,16岁的华罗庚凭智慧夺得了冠军。
这些都是关于数学竞赛的佳话,不列入正史。
二、数学竞赛的发展 数学竞赛活动是由个别城市,向整个国家,再向全世界逐步发展起来的。
例如苏联的数学竞赛就是先从列宁格勒和莫斯科开始,至1962年拓展至全国的,美国则是到1957年才有全国性的数学竞赛的。
数学竞赛活动也是由浅入深逐步发展的。
几乎每个国家的数学竞赛活动都是先由一些著名数学家出面提倡组织,试题与中学课本中的习题很接近,然后逐渐深入,并有一些数学家花比较多的精力从事选题及竞赛组织工作,这时的试题逐渐脱离中学课本范围,当然仍要求用初等数学语言陈述试题并可以用初等数学方法求解。
例如苏联数学竞赛之初,著名数学家柯尔莫哥洛夫、亚历山大洛夫、狄隆涅等都参与过这一工作。
在美国,则有著名数学家伯克霍夫父子、波利亚、卡普兰斯基等参与过这项工作。
国际数学奥林匹克开始举办后,参赛各国的备赛工作往往主要是对选手进行一次强化培训,以拓广他们的知识,提高他们的解题能力。
这种培训课程是很难的,比中学数学深了很多。
这时就需要少数数学家专门从事这项活动。
数学竞赛搞得好的国家,竞赛活动往往采取层层竞赛、层层选拔这种金字塔式的方式进行。
例如。
苏联分五级竞赛,即校级、市级、省级、加盟共和国级和全苏竞赛,每一级的竞赛人数约为前一级的1\\\/10,还设立了8个专门的数学学校(或数学奥林匹克学校),以培养数学素质好的学生。
数学竞赛虽然历史悠久,但最近10年有很大发展和变化,有关工作愈趋专门,我们要认真注意其发展,认识其规律。
三、数学竞赛的作用 1. 选拔出有数学才能的青少年。
由于数学竞赛是在层层竞赛,水平逐步加深的考核基础上选拔出优胜者,优胜者既要有踏实广泛的数学基础,又要有灵活机智的头脑和富于创造性的才能,所以他们往往是既刻苦努力又很聪明的青少年。
这些人将来成才的概率是很大的。
数学竞赛活动受到愈来愈多国家的注意,在世界上发展得那么快的重要原因之一就在于此。
在匈牙利,著名数学家费叶、黎茨、舍贵、寇尼希、哈尔、拉多等部曾是数学竞赛的优胜者。
在波兰,著名数论专家辛哲尔是一位数学竞赛优胜者。
在美国,数学竞赛优胜者中后来成为菲尔兹数学奖获得者的有米尔诺、曼福德、奎伦三人,也有不少优胜青成为著名的物理学家或工程师,如著名力学家冯?卡门。
2. 激发了青少年学习数学的兴趣。
数学在一切自然科学、社会科学和现代化管理等方面都愈来愈显得重要和必不可少。
由于电子计算机的发展,各门科学更趋于深入和成熟,由定性研究进入定量研究。
因此青少年学好数学对于他们将来学好一切科学,几乎都是必要的。
数学竞赛将健康的竞争机制引进青少年的数学学习中,将激发他们的上进心,激发他们的创造性思维。
由于数学竞赛是分级地金字培式地进行的,所以国家级竞赛之前的竞赛,试题基本上不跳离中学数学课本范围,适合广大青少年参加.但也要承认人的天赋和数学素质是有差别的,甚至会有很大的差别。
国家级竞赛及其以后的竞赛和培训,只能在少数人中拔高进行,少数有很好数学素质的青少年是吃得消的。
例如,澳大利亚少年托里?陶在他10岁、11岁和12岁时分别在第27、28和29届国际数学奥林匹克上获得铜牌、银牌和金牌。
在数学竞赛的拔高阶段当然需要一些大学老师和数学专业研究人员参与。
3. 推动了数学的教学改革工作。
数学竞赛进入高层次后,试题内容往往是高等数学的初等化。
这不仅给中学数学添人了新鲜内容,而且有可能在逐步积累的过程中,促使中学数学教学在一个新的基础上进行反思,由量变转入质变。
中学教师也可在参与数学竞赛活动的过程中,学得新知识,提高水平,开阔眼界,事实上,己有一些数学教学工作者在这项活动中逐渐尝到了甜头。
因此数学竞赛也可能是中学数学课程改革的催化剂之一,似乎比自上而下的灌输式的办法为好。
60年代初,西方所谓中学数学教学现代化运动即是企图用某些现代数学代替陈旧的中学数学内容,但采取了由上往下灌输的方法,结果既脱离教师水平,也脱离学生循序学习所需要的直观思维过程。
现在基本上被风一吹,宣告失败了。
相反地,数学竞赛也许是一条途径。
在中国,中学生的高考压力很重,中学教师为此而奔波,确有路子愈走愈窄之感。
数学竞赛或许能使中学数学的教学改革走向康庄大道。
四、竞赛数学--奥林匹克数学 随着数学竞赛的发展,已逐渐形成一门特殊的数学学科-竞赛数学,也可称为奥林匹克数学。
将高等数学下放到初等数学中去,用初等数学的语言来表述高等数学的问题,并用初等数学方法来解决这些问题,这就是竞赛数学的任务。
这里的问题甚至解法的背景往往来源于某些高等数学。
数学就其方法而言,大体上可以分成分析与代数,即连续数学与离散数学。
由于目前微积分不属于国际数学奥林匹克的范围,所以下放离散数学就是竞赛数学的主体。
很多国际数学奥林匹克的试题来自数沦、组合分析、近世代数、组合几何、函数方程等。
当然也包含中学课程中的平面几何。
竞赛数学又不同于上述这些数学领域。
通常数学往往追求证明一些概括广泛的定理,而竞赛数学恰恰寻求一些特殊的问题,通常数学追求建立一般的理论和方法,而竞赛数学则追求用特殊方法来解决特殊问题;而且一旦某个问题面世,即成为陈题,又需继续创造新的问题。
竞赛数学属于硬数学范畴,它通常也与纯粹数学一样,以其内在美,包括问题的简练和解法的巧妙,作为衡量其价值的重要标准。
竞赛数学不能脱离现有数学分支而独立发展,否则就成了无源之水,所以它往往由某些领域的专家兼搞,如参加国际数学奥林匹克的中国代表团的出色教练单樽,就是一位数论专家。
国际数学奥林匹克的精神是鼓励用巧妙的初等数学方法来解题,但并不排斥高等数学方法和定理的使用。
例如在第31届国际数学奥林匹克中,有学生在解题时用到了贝特朗假设,也称车比雪夫定理,即当n大于1时,在n和2n之间必定有一个素数,还有人在解题时用到了谢尔宾斯塞定理,即一个平方数表成s个平方数之和的通解形式。
这些定理须在华罗庚所著的《数论导引》(大学数学系研究生教本)或更专门的书中才能找到。
这样不仅已是杀鸡用牛刀,而且按某外国教练的说法,他们在用原子弹炸蚊子,但蚊子被炸死了
这样做是允许的,但不是国际数学奥林匹克所鼓励的。
国际数学奥林匹克的一个难试题,经简化后的证明要写三四页,这不仅大大超过中学课本的深度,也不低于大学数学系一般课程的深度,当然不包括大学课程的广度。
实际上,大学数学系课程中,一条定理的证明长达3页者并不多。
一个好试题的解答,大体上相当于一篇有趣的短论文。
因此用这些问题来考核青少年的数学素质是相当科学的。
它们的解决需要参赛者有相当宽广的数学基础知识,再加上机智和创造性。
这与单纯的智力小测验完全不同。
国际上的数学竞赛范围,大体上从小学四年级到大学二年级。
小学生因基础知识太少,这期间的所谓数学竞赛,其实是智力小测验型。
对大学生应强调系统学习,要求对数学有一个整体了解。
因此数学竞赛的重点应是中学,特别是高中。
现在已经积累了丰富的数学竞赛题库,可供中学师生和数学爱好者练习。
国际上也已经有了竞赛数学的专门杂志。
五、数学竞赛在中国 我国的数学竞赛始于1956年,当时举办了北京、上海、武汉、天津四城市的高中数学竞赛。
华罗庚、苏步清、江泽涵等最有威望的数学家都积极出面领导并参与这项工作。
但由于左的冲击,至1965年,只零零星星地举行过6届,文化大革命开始后,数学竞赛更被看成是封、资、修的一套而被迫全部取消。
直到四人帮被打倒,我国的数学竞赛活动于1978年又重新开始,并从此走上了迅速发展的康庄大道。
1980年前的数学竞赛属于初级阶段,即试题不脱离中学课本。
1980年以后,逐渐进入高级阶段。
我国于1985年第一次参加国际数学奥林匹克,1986年开始名列前茅,1989和1990年连续两年获得团体总分第一。
我国成功地举办了第31届国际数学奥林匹克,这标志着我国的数学竞赛水平已达到国际领先水平。
第一,中国获得团体总分第一,说明我国金字塔式的各级竞赛和选拔体系及奥林匹克数学学校和集中培训系统是完善的,第二,我国数学家对35个国家提供的100多个试题,进行了简化与改进,从中推荐出28个问题供各国领队挑选,结果被选中5题(共需6题),这说明我国竞赛数学的水平是相当高的。
第三,各国学生的试卷先由各国领队批改,然后由东道主国家组织协调认可。
我们组织了近50位数学家任协调员,评分准确、公平,提前半天完成了协调任务,说明我国的数学有相当的实力。
第四,这是首次在亚洲举行国际数学奥林匹克,中国的出色成绩鼓舞了发展中国家,特别是亚洲国家。
除此而外,这次竞赛的组织工作也是相当不错的。
在中国,从老一辈数学家,中青年数学家,直至中小学老师,成千上万人的共同努力,才在数学竞赛方面获得了今天的成就。
这里特别要提到华罗庚,他除倡导中国的数学竞赛外,还撰写了《从杨辉三角谈起》《从祖冲之的圆周率谈起》《从孙子的神奇妙算谈起》《数学归纳法》和《谈谈与蜂房结构有关的数学问题》5本小册子,这些是他的竞赛数学作品。
我国在1978年重新恢复数学竞赛后,他还亲自主持出试题,并为试题解答撰写评论。
中国其他优秀竞赛数学作品有段学复的《对称》闵嗣鹤的《格点和面积》姜伯驹的《一笔画和邮递路线问题》等。
这里还应提到王寿仁,他从跟华罗庚一起工作起,一直到今天,始终领导并参与了数学竞赛活动。
他带领中国代表队3次出国参加国际数学奥林匹克,并领导了第31届国际数学奥林匹克的工作。
1980年以后,我国基本上由中青年数学家接替了老一辈数学家从事的数学竞赛工作,他们积极努力,将中国的数学竞赛水平推向一个新的高度。
裘宗沪就是一位突出代表。
他从培训学生到组织领导数学竞赛活动,从3次带领中国代表队参加国际数学奥林匹克到举办第31届国际数学奥林匹克,均作出了杰出贡献。
六、关于我国数学竞赛的几个问题 1.要认真总结经验。
既要总结成功的经验,也要总结反面的教训。
特别是1956年至1977年的22年中只小规模地举行了6次数学竞赛,完全停止了16年,比匈牙利因两次世界大战而停止数学竞赛的时间长一倍多,这也从一个侧面反映了左的危害。
要允许甚至鼓励对数学竞赛发表各种不同看法,以避免大轰大嗡、大起大落及一刀切。
当有了缺点时,要冷静分析,划清数学竞赛内含的不合理性与工作中的缺点的界线。
2.完善领导体制。
可否设想,国家教委和中国科协通过中国数学会数学奥林匹克委员会(或其他形式的一元化领导),统一领导与协调全国各级数学竞赛活动和国际数学奥林匹克的参赛和组织培训工作。
成立数学奥林匹克基金会,协助某些数学竞赛活动,奖励数学竞赛优胜者和作出贡献的领导、教练、中小学教师等。
3.向社会作宣传。
宣传数学竞赛的意义和功能,以消除误解,例如数学竞赛是中小学生搞的智力小测验,这是选拔天才,冲击了正常教学,教师,特别是大学教师,搞数学竞赛是不务正业等。
要用事实说明数学竞赛活动的成绩。
例如仅仅文革前的几次低层次数学竞赛中,已有一些竞赛优胜者成才了。
如上海的汪嘉冈、陈志华,北京的唐守文、石赫,他们现在已经是国内的著名中年数学家,有的已获博士导师资格。
他们在文革中都被耽误了10年,否则完全会有更大成就。
4.处理好普及与提高的关系。
数学竞赛需要分学校、市、省、全国、冬令营、集训班金字塔式地进行。
前3个层次是普及型的,试题应不脱离中学数学课本范围,面向广大学生和教师。
国家级竞赛及以后的活动是提高型的,参赛者的面要迅速缩小。
至于冬令营和集训队,全国只能有几十个学生参加。
数学奥林匹克学校要注意质量,宜办得少而精。
对于参加数学学校的学生要严格挑选,不要妨碍他们德、智、体的全面发展。
除冬令营和集训班需要少数数学家集集中时间出试题和进行培训工作外,宜鼓励广大数学家和中小学教师利用业余时间从事数学竞赛活动,不要妨碍大家的正常工作。
总之,数学竞赛的普及部分与提高部分不要对立,而要有机地结合起来。
5.对数学竞赛优胜者要继续进行教育和培养。
一方面要充分肯定优胜者的成绩并加以鼓励,另一方面也要告诉竞赛优胜者,必须戒骄戒躁,谦虚谨慎,要成为一个好数学家或其他方面的专家,还须经过长期不懈的锄。
不要将竞赛获胜看成唯一的目的,要看成鼓励前进的鞭策。
还要为数学竞赛优胜者创造较好的深入学习的机会,使他们能迅速成长。
例如可以考虑允许某些理工科大学在高中全国数学竞赛优胜者中,自行选拔一部分学生免试入学。
6.对数学竞赛活动作出贡献的人员,包括组织领导者、教练与中小学教师的工作成绩要充分肯定并给予奖励。
在他们的工作考核中,作为提职晋级的依据之一.
全国高中数学联赛和全国高中物理竞赛的考纲
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