摘要:數(shù)學(xué)之美是隱蔽的、深邃的美,是感性與理性交融的美,看似抽象難懂的數(shù)學(xué)概念,枯燥乏味的公式圖表,其實(shí)都蘊(yùn)含著美,即本真美、詩(shī)詞美和繪畫美。王元教授(華羅庚的學(xué)生)也曾說(shuō)過(guò):“數(shù)學(xué)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和藝術(shù)一樣,主要是美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)?!北疚囊源藶榻?jīng)絡(luò),結(jié)合數(shù)學(xué)教育內(nèi)容以及教學(xué)方法闡述數(shù)學(xué)之美。
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)之美;本真美;詩(shī)詞美;繪畫美
如果有人說(shuō)“數(shù)學(xué)是最美的詩(shī)”,估計(jì)大多數(shù)學(xué)生會(huì)嗤之以鼻,在他們看來(lái)數(shù)學(xué)概念抽象難懂,公式圖表枯燥乏味,索然無(wú)味的東西無(wú)法引起學(xué)習(xí)的欲望,何談欣賞詩(shī)意的美?王元教授(華羅庚的學(xué)生)說(shuō)過(guò):“數(shù)學(xué)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和藝術(shù)一樣,主要是美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。”數(shù)學(xué)的美有哪些呢?本文從三個(gè)方面:本真美、詩(shī)詞美和繪畫美闡述,“管中窺豹,可見一斑”。
一、 數(shù)學(xué)的本真美
數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)是我們認(rèn)識(shí)世界的基本方式之一。我們就是采用數(shù)學(xué)的基本概念,如數(shù)字、數(shù)量關(guān)系,或者形體、形狀、相似、相等、有限、無(wú)窮等等觸摸世界,描述生活的。在這個(gè)特殊的世界里,各種數(shù)字和形狀都是充滿情感和智慧的。譬如,我們中國(guó)人最喜歡的“一”:“吾道一以貫之”,足見出此人的決心和忠誠(chéng);又如“天下定于一”,沒有戰(zhàn)亂紛爭(zhēng),國(guó)泰民安,這正是我們普通百姓渴盼的生活。有了“一”,就有了一切,“道生一,一生二,二生三,三生萬(wàn)物”。
再說(shuō)“零”,零是最有趣味的數(shù)字。何謂零?零就是無(wú)。何謂無(wú)?無(wú)是萬(wàn)物,因?yàn)閺霓q證的角度理解,萬(wàn)物生于有,有生于無(wú),所以無(wú)乃是本源。包括我們每一個(gè)生命都生于無(wú)。在我們被母親懷胎之前,我們都是無(wú)。零很頑皮,多少功名利祿,多少恩怨情仇,與之相乘皆化作云煙。既然如此,人們又何苦追尋最終為零的人生負(fù)累呢?何謂無(wú)窮大呢?數(shù)學(xué)定義是無(wú)窮小的倒數(shù),何謂無(wú)窮小呢?極限為零的情況就是無(wú)窮小。這樣,零和無(wú)窮大又緊密聯(lián)系起來(lái)了。所以,有人說(shuō)數(shù)字其實(shí)就是人生的符號(hào)。難怪王蒙先生喟嘆,生命是什么?與零相比,它是無(wú)窮;與無(wú)窮相比,它是零。能夠把零和無(wú)窮聯(lián)系起來(lái)的是數(shù)學(xué)、神學(xué)、文學(xué)、哲學(xué)、詩(shī)學(xué),也是藝術(shù),是人類生命的最大痛苦,也是最大滿足。
二、 數(shù)學(xué)的詩(shī)詞美
最淺顯易懂的詩(shī)歌當(dāng)推數(shù)字詩(shī):一去二三里,煙村四五家。樓臺(tái)六七座,八九十支花。兼具數(shù)學(xué)和詩(shī)歌的啟蒙意義。無(wú)獨(dú)有偶,鄭板橋的詠雪名句:一片二片三四片,五片六片七八片。千片萬(wàn)片無(wú)數(shù)片,飛入梅花總不見。至此,不僅有數(shù)學(xué)和詩(shī)歌的趣味,同時(shí)還具有了某種哲學(xué)意味。
我們?cè)诮榻B極限概念的時(shí)候,用李白的“孤帆遠(yuǎn)影碧空盡”描述該是多么形象傳神?;蚴俏覀円脒@樣一個(gè)小故事——男孩喜歡上女孩,他向她表白,女孩拒絕了,她說(shuō):我整整比你大一歲。男孩說(shuō):我1個(gè)月時(shí),你13個(gè)月,你是我的13倍;我2個(gè)月時(shí),你14個(gè)月,你是我的7倍;我一歲時(shí),你兩歲,你是我的兩倍。雖然我們之間存在差距,但我們總是在做相同的事情,我們之間的距離就在逐漸的縮小。相信這么美的故事,用來(lái)講極限何其深刻難忘。又如晏殊佳句:“落花人獨(dú)立,微雨燕雙飛?!痹?shī)歌講究對(duì)仗,而數(shù)學(xué)講究對(duì)稱。既然詩(shī)歌蘊(yùn)涵著數(shù)學(xué),數(shù)學(xué)自然也可以飽含詩(shī)意。數(shù)列,和我們?nèi)粘I钣泻艽舐?lián)系,也是中學(xué)數(shù)學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容,以等差數(shù)列為例來(lái)欣賞它的遞推公式:
an=an-1+d
bn=bn-1×q
數(shù)列的每一項(xiàng)都被前一項(xiàng)所定義,相鄰兩項(xiàng)之間又存在著重疊,如此反復(fù)詠嘆,一唱三疊。不得不驚奇,這簡(jiǎn)直就是詩(shī)詞的“回文頂真”,不論是林黛玉“儂今葬花人笑癡,他年葬儂知是誰(shuí)”的嘆息,還是《憶秦娥》“簫聲咽,秦娥夢(mèng)斷秦樓月。秦樓月,年年柳色,灞陵傷別。樂游原上清秋節(jié),咸陽(yáng)古道音塵絕。音塵絕,西風(fēng)殘照,漢家陵闕”的強(qiáng)烈思念,都有著相似的美感訴求。
三、 數(shù)學(xué)的圖畫美
數(shù)學(xué)中的圖畫美,第一個(gè)想到的就是黃金分割點(diǎn)0.618。黃金分割又稱黃金律,通俗一點(diǎn)解釋就是將整體一分為二,較大部分與較小部分之比等于整體與較大部分之比,其比值為1∶0.618或1.618∶1,即長(zhǎng)段為全段的0.618。黃金分割率和黃金矩形能夠給畫面帶來(lái)美感,令人愉悅?,F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上流行的最美“標(biāo)準(zhǔn)身材”,什么A4腰,iphone6腿,鎖骨放硬幣,都不如腿長(zhǎng)與身高的比例達(dá)到黃金比來(lái)得養(yǎng)眼,因此古希臘維納斯女神塑像及太陽(yáng)神阿波羅的形象都通過(guò)故意延長(zhǎng)雙腿,使之與身高的比值為0.618,從而創(chuàng)造驚嘆后世的藝術(shù)美。又如經(jīng)典絕倫的菲波那契數(shù)列:0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,610,987,1597,2584,4181,6765,10946,17711,28657,46368……這個(gè)數(shù)列從第2項(xiàng)開始,每一項(xiàng)都等于前兩項(xiàng)之和。斐波那契數(shù)列中的斐波那契數(shù)會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)在我們的眼前——比如松果、鳳梨、樹葉的排列、某些花朵的花瓣數(shù)(典型的有向日葵花瓣)、蜂巢、蜻蜓翅膀,合花花瓣數(shù)目為3,梅花5瓣,飛燕草8瓣,萬(wàn)壽菊13瓣,向日葵21或34瓣,雛菊有34,55和89三個(gè)數(shù)目的花瓣。斐波那契數(shù)還可以在植物的葉、枝、莖等排列中發(fā)現(xiàn)。例如,在樹木的枝干上選一片葉子,記其為數(shù)0,然后依序點(diǎn)數(shù)葉子直到到達(dá)與那些葉子正對(duì)的位置,則其間的葉子數(shù)多半是斐波那契數(shù)。一片片的鱗片在整粒松果上順著兩組螺旋線排列:一組呈順時(shí)針螺旋,另一組為逆時(shí)針螺旋,順時(shí)針螺旋的排列數(shù)目是8,而逆時(shí)針螺旋方向則為13。向日葵也是一樣常見的螺旋線數(shù)目為34及55,較大的向日葵的螺旋線數(shù)目為89及144,更大的甚至還有144及233,這些全都是斐波那契數(shù)列中相鄰兩項(xiàng)的數(shù)值。
總之,教師在教學(xué)中有意識(shí)地挖掘數(shù)學(xué)教材中美的因素,恰當(dāng)在教學(xué)方法中去體現(xiàn)數(shù)學(xué)的美,取代難記的概念、冗長(zhǎng)的公式、冰冷的符號(hào)和復(fù)雜的圖形,以數(shù)學(xué)內(nèi)在的魅力激起學(xué)生的求知欲望,從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,學(xué)生自不會(huì)感到數(shù)學(xué)枯燥乏味。
參考文獻(xiàn):
[1]張奠宙.數(shù)學(xué)和詩(shī)詞的內(nèi)在聯(lián)系[N].文匯報(bào),2006.
作者簡(jiǎn)介:曹素琴,江蘇省南京市,南京商業(yè)學(xué)校旅游管理系。