數(shù)學(xué)

前言

　　前言　　現(xiàn)代科學(xué)與發(fā)明的關(guān)鍵性進(jìn)展建立在一些看似簡單卻具真知灼見的想法之上，那就是——科學(xué)技術(shù)與人們的生活息息相關(guān)。事實(shí)上，它們也正是我們探尋這個世界的秘密、重新塑造這個世界的一部分，也在某種程度上改變了人類的生活?！　≡谝话俣嗳f年前，現(xiàn)代人類的祖先開始將石塊制成工具，這樣他們便可與周圍的食肉動物競爭。大約從3.5萬年之前開始，人類開始在巖洞的石壁上繪制精美的壁畫與其他手工藝品，這些都表明技術(shù)已與人們頭腦中的想象、與人們所操的語言交融在一起，一種嶄新的躁動難安的藝術(shù)世界的帷幕漸次拉開。人類不僅僅在塑造著他們所處的世界，還用藝術(shù)的方式去表現(xiàn)它，用自己的頭腦去思考，思考世界的本真及其含義?！　〖夹g(shù)是文化的基本組成部分。許多地方的神話傳說中都有一個叛逆者的形象，他輕而易舉地摧毀了既定的順序，而代之以令人耳目一新的、飽含顛覆性的可能。在許多神話里，都可提煉出這樣一個例子：一個叛逆者，例如一只來自美國的山狗或是烏鴉，從上帝那兒偷來了火種，并將它交到人類手上。所有的技術(shù)工具，無論是火、電還是鎖在原子與基因中的能量，都如同一把雙刃劍，仿佛從那個叛逆者手中接過來似的，它們發(fā)出的能量既可以治愈人類的創(chuàng)傷，又可以給人類致命的一擊。　　一個技術(shù)的發(fā)明者常常會從科學(xué)發(fā)現(xiàn)中尋找靈感。就像我們所知道的一樣，當(dāng)今的科學(xué)遠(yuǎn)比技術(shù)要年輕，回溯歷史，便可發(fā)現(xiàn)它起源于大約500年前的文藝復(fù)興時期。在那個時期，藝術(shù)家與思想家們開始系統(tǒng)地探尋自然的秘密；而第一個現(xiàn)代科學(xué)家，例如列奧納多·達(dá)·芬奇（Leonardo da vinci，1452—1519）與伽利略·伽利萊（Galileo Galilei，1564～1642），在一些器具的幫助下，通過做實(shí)驗，拓展了人們對于物體在空間中的位置的認(rèn)識。緊接著，一場革命性的解放運(yùn)動轟轟烈烈地展開了，最具代表性的則是以下幾位天才：在機(jī)械制作與數(shù)學(xué)方面有著卓越貢獻(xiàn)的艾薩克·牛頓（Isaac Newton，1643—1727）；發(fā)現(xiàn)生物進(jìn)化規(guī)律的查爾斯·達(dá)爾文（Charles Darwin，1809—1882），在相對論與量子物理方面有著開創(chuàng)性貢獻(xiàn)的阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein，1879—1955）以及現(xiàn)代基因?qū)W的鼻祖詹姆斯·D.沃森（James D.Watson，1928—）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick，1916—2004）。當(dāng)今科技領(lǐng)域新出現(xiàn)的基因工程、微縮工藝以及人工智能等各領(lǐng)域都有著能夠獨(dú)當(dāng)一面的主導(dǎo)者?！　∠衽ｎD、達(dá)爾文以及愛因斯坦這些鼎鼎大名的名字都能夠緊密地與那些科技革命聯(lián)系在一起，這些革命代表了現(xiàn)代科技中作為個體的人的重要性。這一系列的每本書都遴選了10余位在科學(xué)技術(shù)方面作出杰出貢獻(xiàn)的先鋒者，并將目光集中在他們的人生與成就上。每一本書都開辟了一個新的領(lǐng)域：海洋科學(xué)、現(xiàn)代遺傳學(xué)、現(xiàn)代天文學(xué)、法醫(yī)學(xué)與數(shù)學(xué)模型。盡管最早的開拓者起到了重大的作用，但這套書所論述的重點(diǎn)則是20世紀(jì)以來甚至是當(dāng)今的研究者們?！　∶恳痪淼膫饔浂及凑找欢ǖ捻樞蚺帕?，這種順序反映了作為個體的研究者們的重大成就的變化過程，但是他們的人生經(jīng)歷常常是枝蔓纏繞，不那么容易一下子看清的。每個人的具體成就都離不開他們當(dāng)時所處的環(huán)境，也離不開他們工作中的協(xié)作者以及給他們的研究提供幫助的外界力量。牛頓有一句名言：“倘若說我能（比其他人）看得更遠(yuǎn)，那是因為我站在巨人的肩膀上?！泵恳晃豢茖W(xué)家或發(fā)明家的成就都不是無源之水，而他們甚至要經(jīng)過一個跟前人暗暗較勁的過程才能超越他們。作為個體的科學(xué)家與發(fā)明家也與他們的實(shí)驗室的其他同事乃至別的地方的人發(fā)生著種種聯(lián)系，有時還得益于廣泛的集體的努力，例如20世紀(jì)末啟動的政府贊助與私人贊助，它們?yōu)槿祟惢蚪M的研究提供了一些細(xì)微的幫助。科學(xué)家與發(fā)明家們不但影響著經(jīng)濟(jì)、政治與社會力量，反過來也受著它們的影響。在本書所屬的這個系列中，科學(xué)和技術(shù)活動與社會制度的發(fā)展之間的關(guān)系也是一個重要的議題。 　　在傳記之外，本書還備有擴(kuò)展閱讀，提供了另外一些特定的研究對象。每一章后面都附了一份年譜以及擴(kuò)展閱讀的建議。除此之外，在每本書的末尾還附有學(xué)科發(fā)展年表。在書中還插入了以下一些工具條，以便給我們提供一種更好的視角，從而更快地進(jìn)入到那個由科學(xué)家與發(fā)明家共同構(gòu)建的世界中去： 　　相關(guān)鏈接：描寫一些具有個性特征的工作與科技發(fā)展的聯(lián)系 　　親歷者說：為發(fā)現(xiàn)與發(fā)明提供第一手資料 　　爭論焦點(diǎn)：對由發(fā)現(xiàn)與發(fā)明所引起的科學(xué)或倫理問題的探討 　　其他科學(xué)家：描述的是一些在這項工作中起到重要作用的人 　　相關(guān)發(fā)明：展示了一些與之類似的或相關(guān)的發(fā)明 　　社會效應(yīng)：提供了有關(guān)發(fā)明創(chuàng)造對我們所在的社會或個人生活的影響的相關(guān)訊息 　　科學(xué)成果：解釋了一名科學(xué)家或發(fā)明者如何應(yīng)付一項具體的技術(shù)上的難題或者說挑戰(zhàn) 　　未來趨勢：描述了隨著時間的變化，這些技術(shù)所發(fā)生的進(jìn)展，相關(guān)的一些數(shù)據(jù)也在此處被公布 　　在這套書中，我們講述的是人類不斷尋求真理、勇于探索、不懈創(chuàng)新的故事，我們也希望親愛的讀者能夠被這些故事所吸引、鼓舞，得到一種潛在的力量。我們希望能夠給讀者鑄造一座橋梁，一起走進(jìn)科學(xué)與發(fā)現(xiàn)、發(fā)明的世界，并且能夠盡情游弋于這個廣闊的世界中，在其中找到內(nèi)心更深刻的共鳴。

內(nèi)容概要

數(shù)學(xué)是描述自然與社會強(qiáng)有力的模式。哈里·亨德森用生動的筆調(diào)展現(xiàn)了現(xiàn)代數(shù)學(xué)發(fā)展中的重要里程碑。他在書中精要地勾勒了十位科學(xué)先鋒里程碑式的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，還帶領(lǐng)讀者走進(jìn)科學(xué)探索的幕后，呈現(xiàn)了他們與眾不同的生活方式和真理背后鮮為人知的精彩故事。

作者簡介

哈里·亨德森是一位撰寫科技、計算機(jī)技術(shù)、數(shù)學(xué)、傳記和歷史圖書的作家、編輯。他曾在Facts On File出版公司出版過《在計算機(jī)與電子太空中的就業(yè)機(jī)會》、  《信息時代的私密空間》、《現(xiàn)代數(shù)學(xué)》(被紐約公共圖書館評為1997年最佳“青少年圖書”)?！队嬎銠C(jī)科學(xué)技術(shù)百科全書》被《選擇》雜志重點(diǎn)推薦。

書籍目錄

前言鳴謝簡介1.自然如何計數(shù)——來自比薩的萊昂納多發(fā)現(xiàn)斐波那契數(shù)列十分有用的阿拉伯?dāng)?shù)字實(shí)用數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)在歐洲的復(fù)興數(shù)論其他科學(xué)家：阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)家們關(guān)于兔子的問題自然界中的斐波那契數(shù)列黃金比率這是一種內(nèi)在的和諧嗎？相關(guān)鏈接：數(shù)學(xué)與古希臘的哲學(xué)萊昂納多的遺產(chǎn)生平年表擴(kuò)展閱讀2.自然模式發(fā)現(xiàn)者的工具——卡爾·皮爾遜與統(tǒng)計學(xué)一個自由思考的頭腦科學(xué)的規(guī)范其他科學(xué)家：弗朗西斯·高爾頓統(tǒng)計的工具優(yōu)生學(xué)與高爾頓實(shí)驗室爭論焦點(diǎn)：實(shí)驗的評估爭論焦點(diǎn)：科學(xué)的政治用途皮爾遜的晚年生活生平年表擴(kuò)展閱讀3.猜測與模擬——約翰·馮·諾伊曼讓電腦轉(zhuǎn)起來來自名城的少年天才最初的職業(yè)選擇對物理學(xué)和數(shù)學(xué)的貢獻(xiàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)與博弈論爭論焦點(diǎn)：馮·諾伊曼與原子彈對計算速度的追求數(shù)字計算機(jī)的誕生研究自我復(fù)制的自動機(jī)艱難的命運(yùn)其他科學(xué)家：斯坦尼斯洛·烏拉姆生平年表擴(kuò)展閱讀4.微妙的均衡——約翰·納什與博弈論一個與眾不同的孩子走向數(shù)學(xué)的道路普林斯頓的生活博弈論與納什均衡人生的低谷親歷者說：令人發(fā)怒但又聰明絕頂瀕于崩潰的邊緣在那些陰暗的日子里相關(guān)鏈接：數(shù)學(xué)與瘋狂頑強(qiáng)的站起來手捧諾貝爾獎杯生平年表擴(kuò)展閱讀5.永無止境——本羅特·曼德爾布洛特開啟了分形世界的入口在戰(zhàn)爭的陰影下學(xué)習(xí)不同尋常的數(shù)學(xué)道路不可思議的聚合混沌與分形曼德爾布洛特集應(yīng)用價值的發(fā)現(xiàn)相關(guān)鏈接：制造分形與應(yīng)用分形其他科學(xué)家：克里斯朵夫·斯庫茲分形學(xué)的大眾化親歷者說：自我與需求？曼德爾布洛特的成就生平年表擴(kuò)展閱讀6.站在蝴蝶的翅膀上——愛德華·洛侖茲與混沌理論云朵與計算天氣預(yù)報與氣象學(xué)預(yù)測天氣的新方法難道是計算機(jī)瘋了？天氣預(yù)報的局限未來趨勢：當(dāng)今天氣預(yù)報的發(fā)展趨勢混沌的實(shí)驗演示奇異吸引子其他科學(xué)家：米歇爾·費(fèi)根鮑姆混沌：一種新的范式獲得認(rèn)可爭論焦點(diǎn)：理論與時尚生平年表擴(kuò)展閱讀7.“涌現(xiàn)”的游戲——約翰·康威，“生命”與其他游戲“我想要成為一名數(shù)學(xué)家”劍橋與超實(shí)數(shù)在24維空間之中難題與娛樂生命游戲沒有終點(diǎn)的生命？十分怪異的生活其他數(shù)學(xué)家：馬丁·加德納其他數(shù)學(xué)家：威廉·格斯伯生平年表8.從宇宙到大腦——羅杰·彭羅斯揭示隱含的內(nèi)在聯(lián)系一個人才輩出的家族轉(zhuǎn)向數(shù)學(xué)研究數(shù)學(xué)物理學(xué)黑洞與霍金扭曲的空間與精巧的鋪砌其他科學(xué)家：斯蒂芬·霍金意識的物理本質(zhì)相關(guān)鏈接：相對論和量子力學(xué)的統(tǒng)一大腦是一架量子計算機(jī)嗎？爭論焦點(diǎn)：彭羅斯和他的批評者們主要成就生平年表擴(kuò)展閱讀9.人工進(jìn)化——克里斯朵夫·蘭頓創(chuàng)造虛擬生命當(dāng)一個業(yè)余愛好者獲得了一臺電腦之后發(fā)現(xiàn)“生命”遺傳編程緊跟馮·諾伊曼的腳步蘭頓環(huán)尚未命名的領(lǐng)域虛擬蟻群相關(guān)發(fā)明：人工生命與計算機(jī)動畫信息就是生命洛斯·阿拉莫斯會議相關(guān)鏈接：人工智能與人工生命人工生命與意識生平年表擴(kuò)展閱讀10.一種新的科學(xué)——斯蒂芬·沃爾夫勒姆與通用自動機(jī)少年物理學(xué)家在加州理工學(xué)院研究計算機(jī)研究細(xì)胞自動機(jī)開發(fā)Mathematica數(shù)學(xué)分析軟件通往復(fù)雜性的捷徑相關(guān)鏈接：沃爾夫勒姆思想的應(yīng)用通用自動機(jī)一種新的科學(xué)爭論焦點(diǎn)：沃爾夫勒姆的工作是偽科學(xué)嗎？評價沃爾夫勒姆的科學(xué)生平年表擴(kuò)展閱讀學(xué)科發(fā)展年表譯者感言

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：尚未命名的領(lǐng)域蘭頓的工作證明，他想設(shè)計的將是一種更為有效的研究生物學(xué)的計算機(jī)模型。然而在他獲得研究生學(xué)位后，沒有任何人給他獎學(xué)金以便使他能夠在一個無人知曉的領(lǐng)域進(jìn)行研究工作。最終，密歇根大學(xué)的一項名叫計算機(jī)邏輯小組的研究項目資助他，專門為他設(shè)立了一門特別的研究生課程。后來，計算機(jī)邏輯小組的研究項目逐漸減少，蘭頓不得不面臨由此帶來的困難。這個研究小組關(guān)注的焦點(diǎn)從基礎(chǔ)研究更多地轉(zhuǎn)向了計算機(jī)應(yīng)用研究。但是蘭頓繼續(xù)堅持著他的人工生命實(shí)驗，他得到了約翰·霍蘭德的支持。約翰·霍蘭德是一位有名的計算機(jī)專家，在20世紀(jì)60年代便率先提出了遺傳編程（或叫進(jìn)化編程），并進(jìn)行了相關(guān)的研究。虛擬蟻群蘭頓的研究項目中一個相當(dāng)有名的模擬被稱為“范茲（Vants）”，又被稱為“虛擬螞蟻”。這個小小的V形模式的細(xì)胞群非常簡單地沿著它所指的方向運(yùn)動。其規(guī)則十分簡單：如果V形前端的細(xì)胞的狀態(tài)是空，“螞蟻”便繼續(xù)向前運(yùn)動。如果方形（代表細(xì)胞狀態(tài)）是藍(lán)色的，“螞蟻”就將它填成黃色，并向右轉(zhuǎn)。如果遇到一個黃色的細(xì)胞，“螞蟻”就將它填成藍(lán)色，并向左轉(zhuǎn)。最終，“螞蟻”將在它身后留下一串被上了色的方塊痕跡。一個單獨(dú)的“螞蟻”并不是特別有趣，然而增加一個或多個“螞蟻”，有趣的行為便會涌現(xiàn)出來?！拔浵仭眰儗⒀刂渌拔浵仭绷粝碌挠≯E前進(jìn)，這和現(xiàn)實(shí)中真正的螞蟻會留下化學(xué)印跡（稱為信息素，乃是一種特殊的氣味）并沿著化學(xué)印跡前進(jìn)一樣。有時候兩只“螞蟻”的印跡可能會相互交織，結(jié)果構(gòu)成一個螺旋形的軌跡。蘭頓感到非常驚訝，不知道現(xiàn)實(shí)世界中的社會性昆蟲比如螞蟻是否也和活動的細(xì)胞自動機(jī)一樣，只需要按照極少的簡單規(guī)則就能建構(gòu)出一個十分精妙的族群。但是無論如何，蘭頓相信，他的工作證明了人工生命模擬擁有強(qiáng)大的力量，能夠創(chuàng)造出類似自然的行為，并且這一領(lǐng)域值得進(jìn)一步深入研究。

編輯推薦

《發(fā)現(xiàn)與發(fā)明的里程碑·數(shù)學(xué):描繪自然與社會的有力模式》：“發(fā)現(xiàn)與發(fā)明的里程碑”系列叢書的8部分冊都貫穿一個簡單而強(qiáng)大的思想——科學(xué)技術(shù)是人們在日常生活中理解世界和彼此了解不可缺少的一部分。結(jié)合人物傳記、科學(xué)原理和歷史，每本書都通過影響社會和為后續(xù)研究打下基礎(chǔ)的創(chuàng)新將科技思想的進(jìn)程娓娓道來?！稊?shù)學(xué)》回顧了10位在數(shù)學(xué)領(lǐng)域作出杰出貢獻(xiàn)的科學(xué)人物，引人入勝。每一章包括科學(xué)家取得的成就、個人性格、遇到的專業(yè)困難以及最有價值的貢獻(xiàn)，正文后附生平年表及擴(kuò)展閱讀等參考文獻(xiàn)?！栋l(fā)現(xiàn)與發(fā)明的里程碑·數(shù)學(xué):描繪自然與社會的有力模式》介紹的人物（及研究領(lǐng)域）如下：·萊昂納多（斐波那契數(shù)列）·卡爾·皮爾遜（統(tǒng)計學(xué)）·約翰·馮·諾伊曼（現(xiàn)代計算機(jī)，博弈論.量子力學(xué)）·約翰·納什（博弈論）·本羅特·曼德爾布洛特（分形幾何學(xué)）·愛德華·洛侖茲（混沌理論）·約翰·康威（生命游戲）·羅杰·彭羅斯（量子世界與大腦）·克里斯朵夫·蘭頓（虛擬生命）·斯蒂芬·沃爾夫勒姆（通用自動機(jī)）《數(shù)學(xué)》包含數(shù)學(xué)及相關(guān)學(xué)科40張黑白照片和插圖及學(xué)科發(fā)展年表、擴(kuò)展閱讀?！鞍l(fā)現(xiàn)與發(fā)明的里程碑”系列叢書描述了人類對科學(xué)知識的認(rèn)識、探索和革新的探求，是學(xué)生、教師及廣大讀者必讀的科普書籍。

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