作者:林从一(台国立成功大学副校长)

本书的主旨就是书名。单维彰老师的《文化脉络中的数学》并非科普而是数学通识,科普是普及专门知识,而通识关心知识的融通,以及知识对于我们的生命与生活所产生的意义。

单老师认为,数学是一种语言,一种非常精确的语言,人们使用数学语言与自然对话、与艺术对话、与文学对话、与生活对话、与文化对话、与教育对话、与文明进展对话、与民主对话、与爱情对话。单老师领著我们,聆听数学与各种领域的对话,层层叠叠、抑扬顿挫、从天上来,从心灵起,让数学融通了生命与生活,从而让读者有了属于自己的数学声音。

本书碰触到心灵,但未及深谈。让我以本书的主调述说灵魂的数学,续貂为之序。

数学如何描述灵魂?这里灵魂指的是「有格有调的心灵」。

打开网易新闻 查看精彩图片

莫里茨·科内利斯·埃舍尔

灵魂中住着埃舍尔(M·C·Escher)《圆极限IV》里的天使与代表邪恶的蝙蝠,而住在灵魂中天使与蝙蝠最大只,越往边缘天使与蝙蝠越小只,但数量越来越多,在最边缘处已看不清楚有多少只,虽然我知道有无穷多只。灵魂边缘幽暗不明之处,住着无数的邪恶,想想真让人绝望,让人提心吊胆;但灵魂边缘也住着无数的天使,想想岂不让人充满希望。人总是会比你可以想像得到的坏,还来得坏,但是,所幸,人总是会比你可以想像得到的好,还来得好。

灵魂的最扭曲的变形模式是连续渐变,但是灵魂最令人惊细的演化模式也是连续渐变。只需改变一点点,每次都改变一点点,放弃了、不改回头,没多久立体的都能变成平面的。但,每次只需改变一点点,坚持住、安顿了,没多久平面的也能变成立体的。灵魂渐变最重要的是方向与坚持,初心决定了方向,剩下的就只需一点点坚持所产生的惯性与习惯。困难的是初心,以及该坚持的是哪一种初心。但是一旦怀疑初心,不知不觉中就会陷入立体与平面来来回回的无尽循环中。

在缺乏深度的灵魂中,背景与前景的相互镶嵌,互作背景与前景,思绪与感觉不断浮现与隐没。

打开网易新闻 查看精彩图片

▲ 一个彭罗斯阶梯(图自维基)

灵魂在潘洛斯阶梯(Penrose stairs)走远一点,就会同时遇到年老的自己和年少的自己,一个自己、三个灵魂相遇。这是错觉,不可能发生。但是,错觉发生了,不可能的事也会发生。

无法证明自己的灵魂如何认证衍生的真理呢?没有基础的公设如何指控虚假的定理?当灵魂开始怀疑自己,开始寻找自我的基础时,过去它相信的所有真理都将开始动摇。结论不应该是怀疑论,所明白的应该是:不是所有真理都需要进一步的证成,无须怀疑的就不需要理由来支持。

灵魂是 N+1 度空间体在 N 度空间的展开,重点是展开。

你的灵魂入口是隧道入口的那面黑,还是隧道尽头的一圈光芒?进入灵魂的那些夜晚,是睡不着的夜晚(sleepless nights),还是舍不得睡的时刻(wakeful hours)?

曹操的灵魂有厚度,他认为,探究人生意义,最重要的是数学,而且越早学越好,否则追悔不及。曹丞相的〈短歌行〉:「对酒当歌,人生“几何”,譬如朝露,去日苦多。」

徐光启认为《几何原本》是人人必备的基本素养,他说「学理者,怯其浮气,练其精心。学事者,资其定法,发其巧思。举世无一人不当学。能精此书者,无一事不可精。好学此书者,无一书不可学。」心灵是万物函数,但前提是心灵要精通数学。单维彰老师认为数学是一种语言,我认为语言是一种器官,所以数学是一种器官,学会一种数学就是获得一种器官,让你能感知到你先前无法感知到的世界。数学是一种语言,而语言让原先隐蔽的世界开显出来。

打开网易新闻 查看精彩图片

有人说最美的等式是欧拉等式(Euler's formula):e^(πi)+1=0,因为欧拉等式是如此的简单,但又是如此的优美与神秘。欧拉等式的构成要素是数学中最基本的五种元素:e 称为欧拉数(Euler's number),它是自然对数的底;i 是单位虚数,有虚的根本,它的平方是负 1;1 是算术的开始;0 是哲学上最基础的自然数,它是位值记数法不可或缺的占位记号;π 是圆周率。其中,π 与 e 都是无理数,小数点之后会出现永无止境且绝不循环的数字。

欧拉等式的美,小川洋子说得最好:「永无止境地循环下去的数字,和让人难以捉摸的虚数画出简洁的轨迹,在某一点落地。虽然没有圆的出现,但是来自宇宙的 π 飘然地来到 e 的身旁,和害羞的 i 握着手。他们的身体紧紧地靠在一起,屏住呼吸,但有人加了一之后,世界就毫无预警地发生了巨大的变化。一切都归了零。

打开网易新闻 查看精彩图片

我认为灵魂中最美的等式是 1=0.999…(0.9 的无限循环〕。

绝大多数人会说,0.999… 不会等于 1,0 后面的 9 无论有多少,就是到不了 1,0.999… 与 1 之间就是存在着差距。然而,这个许多人都有的直觉,却是个错误的直觉。

假设 1 大于 0.999…,1 与 0.999… 之间存在着差距。假设 0 后面的 9 循环到小数点后第 n 位数停止,这 n 位数上的 9 与 1 之间差距无论有多小,都一定可以分成 10 等份,如此其中的 9 等份可以作为第 n+1 位数的 9,那么 0.999… 就不能停在第 n 位数上,同理可证,它不能停在任何一位数上,因此我们不能假设 1 与 0.999… 之间存在着任何差距。换句话说,如果 1 与 0.999… 之间存在着任何差距,那么你说的 0.999… 就不是真正的 0.999…。如果你说的是真正的 0.999…,它与 1 之间就不存在任何差距,0.999… 必等于 1。

0.999… 看似不足 1,但是它小数点之后的永不止息的 9 使得它必须是 1,它是实实在在的百分之一百。

0.999… 看似永久追寻著 1,但是正是这永久不懈的追寻,让它俩合一。不过,虽然 0.999… 原本与 1 就是一体的,但是,0.999… 还是要让自己永不止歇地追求 1。所有灵魂真诚的追求都是 0.999…=1。

打开网易新闻 查看精彩图片

遇见君:之前曾在公号上介绍过台湾国立中央大学单维彰教授所讲述《文化脉络中的数学》通识课程,现在同名书籍已在海峡对面正式出版。本书所涉及的文化领域,包括语言、文学、历史、艺术、电脑、选举、教育、宗教与信仰等,作者以说故事的方式,一层一层慢慢展开论述:以文艺创作旁敲数学、用邮票来述说数学的大历史、藉由人物传记谈世界的数学发展史跟我们自己拉上更亲近的关连,并针对切身熟悉的文化活动来阐述数学的角色,从而让读者体认到数学学习的真正价值及趣味。✪ 本书在内地尚未有简体版,如果有出版社乐意引进,实属是美事一桩。