數學奇觀

前言

　　1860年，英國皇家學院發(fā)布了一個罕見的通告：圣誕節(jié)，大名鼎鼎的法拉第院士將舉辦化學講座。聽課的對象不是科學家，也不是大學生，卻是少年兒童！　　那天，皇家學院的大講堂里坐滿唧唧喳喳的小聽眾，頓時使這個一向肅穆、沉寂的最高學府活躍了起來。然而，當一位頭發(fā)花白、身材瘦長的科學家出現在講臺上時，整個大廳頓時鴉雀無聲?！　±辖淌谶@次沒有宣讀高深的科學論文，而是津津有味地講著蠟燭為什么會燃燒，燃燒以后又跑到哪兒去了。他一邊講著，一邊做著實驗……孩子們雙手托著下巴，緊盯著講臺，深深地被這位老人風趣的講解所吸引?！　『芏嗳藢Ψɡ诘呐e動感到惘然不解，法拉第卻深刻地回答：“科學應為大家所了解，至少我們應該努力使它為大家所了解，而且要從孩子開始。”　　法拉第對此有著切身的體會，他始終沒有忘記自己苦難的童年：一個貧苦鐵匠的兒子，連小學都沒念！他12歲去賣報，13歲當訂書徒工。他從自己所賣的報、所印的書中，刻苦自學，以至讀完《大英百科全書》。法拉第對化學書籍特別有興趣，就省吃儉用，積蓄一點錢購置化學藥品和儀器，做各種實驗。就這樣，他22歲時被當時英國大科學家戴維看中，當上了戴維的實驗助手，從此成為攻克科學堡壘的勇士。法拉第以他自己的親身經歷說明，學習科學確實應該“從孩子開始”?！　⊥瓿３Ｊ且簧袥Q定去向的時期。人們常說：“十年樹木，百年樹人。”苗壯方能根深，根深才能葉茂。只有從小愛科學，方能長大攀高峰?！　⌒r候看過一本有趣的科學書籍，往往會使少年兒童從此愛上科學。少年兒童科普讀物，從某種意義上講，就是這門科學的“招生廣告”。它啟示后來者前赴后繼，不停頓地向科學城堡發(fā)動進攻，把勝利的旗幟插上去?！　》ɡ谠f，他小時候由于讀了瑪爾賽寫的科普讀物《談談化學》，開始對化學產生濃厚的興趣?！　》ɡ诮o孩子們講課，后來把講稿寫成一本書，叫做《蠟燭的故事》。蘇聯著名科普作家伊林在小時候，曾反復閱讀了《蠟燭的故事》。伊林在回憶自己怎樣走上科普創(chuàng)作道路時說：“我寫的書就是從那些書來的?！睈垡蛩固乖貞浾f，十一歲那年，他讀了《自然科學通俗讀本》、《幾何學小書》，使他愛上科學?！　≈亩砹_斯科學家齊奧科夫斯基把畢生精力獻給了宇宙航行事業(yè)，那是因為他小時候讀了法國科普作家儒勒?凡爾納的科學幻想小說《從地球到月球》，產生了變幻想為現實的強烈欲望，從此開始研究飛出地球的種種方案。　　我國著名植物分類學家吳征鎰院士說，小時候看了清代的《植物名實圖考》，使他迷上了植物學?！　∷自捳f：“發(fā)不發(fā)，看娃娃?！币粋€國家科學技術將來是否興旺發(fā)達，要看“娃娃們”是否從小熱愛科學?！胺剂中氯~催陳葉，流水前波讓后波?！弊鎳呐d旺發(fā)達，靠我們這一代，更靠娃娃們這一代！1935年，高爾基在寫給伊爾庫茨克高爾基第十五中學學生的一封信中，曾深刻地指出“娃娃們”學科學的重要性：“孩子們，應該熱愛科學，因為人類沒有什么力量，是比科學更強大、更所向無敵的了?！銈兊母赣H從世界掠奪者手里取得了政權后，在你們面前開辟了一條寬廣的道路，使你們能達到科學所能達到的高度，而繼續(xù)父親一輩的具有世界意義的事業(yè)的責任，也就落在你們肩上?！薄　?957年，蘇聯發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，在空間科學技術方面拔了頭籌。這時，美國總統(tǒng)艾森豪威爾在想什么呢？他首先想到的，是美國的小學教育有沒有出了什么問題。我覺得，這位美國總統(tǒng)是有眼力的。他正是看到了青少年一代的重要性。　　廣大青少年，今天是科學的后備軍，明天是科學的主力軍。為此，鄧小平在為全國青少年科技作品展覽題詞時指出：“青少年是祖國的未來，科學的希望?！薄　≌菫榱伺囵B(yǎng)少年兒童從小熱愛科學，湖北少年兒童出版社和中國科普作家協(xié)會聯袂選編了這套《少兒科普名人名著書系》。入選這套叢書的作品，不論中外，必須具備三個條件：　　一是“佳作”，即不論是就選題、內容、文筆而言，都是上乘之作；　　二是“科普”，即起著科學啟蒙、科學普及的作用，那些不含科學內容的玄幻、魔幻小說，即便像《哈利?波特》那樣廣有影響的作品也不選入；　　三是“少年兒童”，即必須適合少年兒童閱讀，即便是霍金的《時間簡史》、蓋莫夫的《物理世界奇遇記》那樣優(yōu)秀的科普讀物，由于讀者對象是具有大學文化水平的人，而對于少年兒童來說過于艱深，未能收入?！　×硗?，《少兒科普名人名著書系》注意選入各門學科的代表性圖書，使少年兒童讀者能夠涉獵方方面面的科學知識。除了以科普讀物為主體之外，《少兒科普名人名著書系》還選入科學幻想小說、科學童話等科學文藝作品。這樣，使這套圖書具有內容與體裁的多樣性。　　湖北少年兒童出版社選編《少兒科普名人名著書系》，是為了使少年兒童讀者以及家長們來到書店的時候，可以一下子就買到中外少年兒童科普佳作，因為這套書是編者從上千部中外少年兒童科普圖書中精心挑選出來的。

內容概要

《少兒科普名人名著書系》是一套科學童話、科學小品、科幻故事精品叢書。作品以生動的文學語言，巧妙的藝術構思，栩栩如生的擬人形象，向廣大少年兒童普及了基礎科學知識和新科學技術知識。    在科學文藝的百花園里，科學童話、科幻故事等猶如變幻無窮、美妙神奇、熠熠生輝的寶葫蘆，以其獨特的魅力吸引廣大少年兒童走進廣闊無垠、奇異瑰麗的科學世界，讓他們從中獲得擺脫愚昧的希望，覓求將來攀登高峰的志向?！爸R就是力量”，愿本系列叢書能成為引導廣大少年兒童心想事成的“寶葫蘆”！

作者簡介

劉健飛，原籍湖南湘鄉(xiāng)，1956年生于武漢?，F為湖北科學技術出版社編審、社長。國務院授予的特殊貢獻專家。湖北省“科技傳播十大杰出人物”（2008年）。
    長期從事科普科技圖書的編輯出版工作，曾任湖北少年兒童出版社編輯、副總編輯，湖北科學技術出版社副總編輯，九通電

書籍目錄

總序最美妙的發(fā)明  象形文字之謎  奇特的楔形文字  甲骨文中的數字  請腳趾來幫忙  最古老的紀念物  神奇的算籌  阿拉伯數碼千奇百怪的數  靈魂的倩影  有形狀的數  神奇的篩子  費馬小定理  奇妙的完全數  破碎的數  虛偽的零下  天外來客  文明的標志  神秘的兩棲物  奇怪的旅社千變萬化的形  度天下之方圓  測算地球周長  幾何學一大寶藏  邏輯體系的奇跡  送給外星人看  尺規(guī)作圖拾趣  完全正方形  蜜蜂的智慧數學奇觀  神奇的幻方  “賭徒之學”  橡皮幾何學  筆尖上的星球  稀奇古怪的三角形  愛吹牛的理發(fā)師六大數學難題  三等分角問題  立方倍積問題  化圓為方問題  四色問題  費馬大定理  哥德巴赫猜想數學名題趣談  唯獨它沒有答案  用砂粒填滿宇宙  奇特的墓志銘  中國剩余定理  百錢買百雞  湖水如何知深淺  奇怪的遺囑  斐波拉契數列  牛頓問題  歐拉問題  托爾斯泰問題著名外國數學家  數學之父  數學的神  拾貝殼的孩子  一切人的老師  數學王子  殞落的新星  甜蜜的笛聲  抽象代數之母  電子計算機之父  誰是布爾巴基數學縱橫談  數學是什么  世界數學史分期  中國數學史分期  數學分支巡禮  計算機史話  數學諾貝爾獎  數學奧林匹克后記

章節(jié)摘錄

　　尺規(guī)作圖拾趣　　希臘是奧林匹克運動的發(fā)源地。奧運會上的每一個競賽項目，對運動器械都有明確的規(guī)定，不然的話，就不易顯示出誰“更快、更高、更強”。一些古希臘人認為，幾何作圖也應像體育競賽一樣，對作圖工具作一番明確的規(guī)定，不然的話，就不易顯示出誰的邏輯思維能力更強?！　撛鯓酉拗茙缀巫鲌D工具呢？他們認為，幾何圖形都是由直線和圓組成的，有了直尺和圓規(guī)，就能作出這兩樣圖形，不需要再添加其他的工具。于是規(guī)定在幾何作圖時，只準許使用圓規(guī)和沒有刻度的直尺，并且規(guī)定只準許使用有限次。　　由于有了這樣一個規(guī)定，一些普普通通的幾何作圖題，頃刻間身價百倍，萬眾矚目，有不少題目甚至讓西方數學家苦苦思索了2000多年。　　尺規(guī)作圖的特有魅力，使無數的人沉湎其中，樂而忘返。連拿破侖這樣一位威震歐洲的風云人物，在轉戰(zhàn)南北的余暇，也常常沉醉于尺規(guī)作圖的樂趣中。有一次，他還編了一道尺規(guī)作圖題，向全法國數學家挑戰(zhàn)呢?！　∧闷苼龀龅念}目是：“只準許使用圓規(guī)，將一個已知圓心的圓周4等分。”　　由于圓心O是已知的，求出這個題目的答案并不難?！　∪鐖D所示，在圓周上任意選一點A，用圓規(guī)量出OA的長度，然后以A點為圓心畫弧，得到B點；再以B點為圓心畫弧，得到C點；再以C點為圓心畫弧，得到D點。這時，用圓規(guī)量出AC的長度，再分別以A點和D點為圓心畫兩條弧，得到交點M。接下來，只要用圓規(guī)量出OM的長度，逐一在圓周上劃分，就可以把圓周4等分了?！　∪绻僭鎏硪话阎背撸瑢⑦@些4等分點連接起來，就可以得到一個正四邊形。由此不難看出，等分圓周與作正多邊形實際上是一回事?！　∧敲?，只使用直尺和圓規(guī)，怎樣作出一個正5邊形和正6邊形呢？　　這兩個題目都很容易解答，有興趣的讀者不妨試一試?！　〔贿^，只使用直尺和圓規(guī)，要作出正7邊形可就不那么容易了。別看由6到7，僅僅只增加了一條邊，卻一躍成為古代幾何的四大名題之一。尺規(guī)作圖題就是這樣變化莫測。　　這個看上去非常簡單的題目，曾經使許多著名數學家都束手無策。后來，大數學家阿基米德發(fā)現了前人之所以全都失敗了的原因：正7邊形是不能由尺規(guī)作出的。阿基米德從理論上嚴格證明了這一結論?！　∧敲矗捎贸咭?guī)作圖法，究竟有哪些正多邊形作得出來，有哪些作不出來呢？　　有人猜測：如果正多邊形的邊數是大于5的質數，這種正多邊形就一定作不出來?！　?7是一個比5大的質數，按上面這種說法，正17邊形是一定作不出來的。在過去的2000年里，確實有許多數學家試圖作出正17邊形，但無一不遭受失敗。豈料在1796年，18歲的大學生高斯居然用尺規(guī)作出了一個正17邊形，頓時震動了整個歐洲數學界。　　這件事也深深震動了高斯，使他充分意識到了自己的數學能力，從此決心獻身于數學研究，后來終于成為一代數學大師?！　「咚惯€發(fā)明了一個判別法則，指出什么樣的正多邊形能由尺規(guī)作出，什么樣的正多邊形則不能，圓滿地解決了作正多邊形的可能性問題。高斯的判別法則表明，能夠由尺規(guī)作出的正多邊形是很少的，例如，在邊數是100以內的正多邊形中，能夠由尺規(guī)作出的只有24種?！　∮腥さ氖?，正7邊形的邊數雖少，卻不能由尺規(guī)作出；而正257邊形，邊數多得叫人實際上很難畫出這樣的圖形，卻一定可由尺規(guī)作出。1832年，數學家黎克洛根據高斯指出的原則，解決了正257邊形的作圖問題。他的作圖步驟極其繁瑣，寫滿了80頁紙，創(chuàng)造了一項“世界紀錄”。　　不久，德國人赫爾梅斯又刷新了這個紀錄。他費了10年工夫，解決了正65537邊形的作圖問題。這是世界上最繁瑣的尺規(guī)作圖題。據說，赫爾梅斯手稿可以裝滿整整一手提箱呢！　　完全正方形　　如果有人對你說，正方形中隱藏著一個“數學之謎”，你一定會不以為然，不假思索地反問道：“這有可能嗎？”　　是啊，人們太熟悉正方形了。它的4條邊一樣長，4個角一樣大，簡簡單單，普普通通，許多人甚至在上幼兒園之前就知道什么是正方形了?！　∮腥さ氖牵谶@個大家最熟悉的幾何圖形中，確實隱藏著一個奇妙的“數學之謎”。　　如若不信，就請你試試：用一些互不相等的小正方形，能夠拼出一個大正方形來嗎？　　在數學上，這樣的大正方形叫做完全正方形。別以為作出完全正方形容易得很，實際上，直到20世紀30年代，還沒有人能夠作出一個完全正方形呢！有些數學家甚至斷言：完全正方形是根本不存在的?！　⊥耆叫握娴牟淮嬖趩?？半個多世紀以前，英國劍橋大學有4個年輕的學生，不相信作不出一個完全正方形來，于是就聚在一起探索解題途徑。漸漸地，他們被這種奇妙的正方形迷住了，雖然屢遭挫折，也毫不氣餒，反而益發(fā)增強了深入研究的信念。大學畢業(yè)后，他們各奔東西，但仍然都鍥而不舍地研究這個問題，還互相交流研究成果，探討有關的理論問題。后來，終于在理論的指導下，發(fā)現了一個由39個小正方形組成的完全正方形?！　⊥ㄟ^研究完全正方形，這4個年輕人進步很快，后來都成了組合數學和圖論的專家。1976年，他們在電子計算機的幫助下，又發(fā)現了一個由21個小正方形組成的完全正方形。圖中的數字表示各個小正方形的邊長?！　祵W家已經證明，它是由最少數目的正方形組成的完全正方形?！　∶鄯涞闹腔邸　∶鄯涞那趧谑亲钍苋藗冑澷p的。有人作過計算，一只蜜蜂要釀造1千克蜜，就得去100萬朵花上采集原料。如果花叢離蜂房的平均距離是1.5千米，那么，每采1千克蜜，蜜蜂就得飛上45萬千米，幾乎等于繞地球赤道飛行了11圈。　　其實，蜜蜂不僅勤勞，也極有智慧。它們在建造蜂房時顯示出驚人的數學才華，連人間的許多建筑師也都感到慚愧呢！　　著名生物學家達爾文甚至說：“如果一個人看到蜂房而不備加贊揚，那他一定是個糊涂蟲?！薄　》浞渴敲鄯涫⒀b蜂蜜的庫房。它由許許多多個正六棱柱狀的蜂巢組成，蜂巢一個挨著一個，緊密地排列著，中間沒有一點空隙。早在2200多年前，一位叫帕普斯的古希臘數學家，就對蜂房精巧奇妙的結構作了細致的觀察與研究?！　∨疗账乖谒闹鳌稊祵W匯編》中寫道：蜂房里到處是等邊等角的正多邊形圖案，非常勻稱規(guī)則。在數學上，如果用正多邊形去鋪滿整個平面，這樣的正多邊形只可能有3種，即正三角形、正方形和正六邊形。蜜蜂憑著它本能的智慧，選擇了角數最多的正六邊形。這樣，它們就可以用同樣多的原材料，使蜂房具有最大的容積，從而貯藏更多的蜂蜜。　　也就是說，蜂房不僅精巧奇妙，而且十分符合需要，是一種最經濟的結構。

媒體關注與評論

　　劉健飛，　　一位出色的出版人?！　∷邉澆⒔M織實施了一大批國家級重點出版項目。他策劃并參與編輯的《少年科學瞭望臺叢書》在20世紀90年代初轟動一時，被譽為“少兒科普讀物崛起的標志”；　　劉健飛，　　一位出色的少兒科普作家?！　∷麆?chuàng)作的《數學奇觀》、《數學五千年》等數學科普讀物，融知識性、趣味性、文學性于一體，引導青少年發(fā)現數學之趣、數學之美，深受少兒讀者歡迎。并先后榮獲多次國家級獎勵。　　作為作家型編輯，讓人敬佩之余，也為廣大青少年讀者慶幸！　　　　——湖北省科普作家協(xié)會理事長　柳菊興

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