王新民

正如著名數(shù)學(xué)家華羅庚先生所說的那般——宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之變，日用之繁，無處不用數(shù)學(xué)。生活無處不數(shù)學(xué)，世界處處是數(shù)學(xué)。

在人類文明的產(chǎn)生和發(fā)展的歷程中，數(shù)學(xué)一直伴隨左右。從原始人類分配生活資源而出現(xiàn)的“數(shù)”，到因勞動需要發(fā)明工具而產(chǎn)生的“形”;從早期文明中的歷法計算、天體運行規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，到近現(xiàn)代文明中的重大科技革命，如蒸汽機的發(fā)明、電子計算機的突破、互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)等，數(shù)學(xué)在人類認識世界與改造世界的過程中一直發(fā)揮著極為關(guān)鍵的作用。

數(shù)學(xué)早已滲入到我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗Ｎ覀冞x擇和購買各種商品、測試身體運動機能、了解銀行儲蓄收益、計算房屋建造用料等，都需要用到數(shù)學(xué);甚至車輛行駛路線的選擇、火箭最佳發(fā)射時間的計算、飛機航班的編排、未來天氣的預(yù)報等，無處不在使用著數(shù)學(xué)。

數(shù)學(xué)是美的藝術(shù)。從描述電磁基本理論的麥克斯韋方程組所具有的對稱性，到能夠無限放大的分形圖形所蘊含的自相似性，都能看出對簡潔與美的追求早已融入到了數(shù)學(xué)的基因中。同時，數(shù)學(xué)也似乎天然地與藝術(shù)相關(guān)，無論是音樂還是繪畫或雕塑，都有數(shù)學(xué)之美融入其中。幾何透視法讓達芬奇的《蒙娜麗莎》成為曠世之作，黃金分割法讓肖邦的《降D大調(diào)夜曲》在最合適的時候進入高潮，經(jīng)久不衰。

數(shù)學(xué)是了解宇宙的鑰匙。哥白尼的日心說，其核心是用數(shù)學(xué)描述了地球的運動和論證了天體運行的基本規(guī)律，否定了統(tǒng)治1000多年的“地心說”，這是天文學(xué)上一次偉大的革命，引發(fā)了人類宇宙觀的重大革新;牛頓的三大運動定律和萬有引力定律，則是人類歷史上首次用一組普適性的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)原理來描述宇宙間所有物體的運動。

數(shù)學(xué)是打開科學(xué)大門的重要工具。生物學(xué)遺傳定律的發(fā)現(xiàn)，愛因斯坦相對論的提出，信息論的誕生，計算機科學(xué)的發(fā)展，經(jīng)濟學(xué)規(guī)律的揭示，無一不與數(shù)學(xué)息息相關(guān)。在各自領(lǐng)域內(nèi)取得成功的科學(xué)家們，絕大多數(shù)對數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用都有很高的造詣。如我們熟知的電影《美麗心靈》的主人公納什，他不僅是一位著名的經(jīng)濟學(xué)家，更是一位天才的數(shù)學(xué)家。

可以說，很多重大的科學(xué)和技術(shù)革命都是由數(shù)學(xué)所推動的。當(dāng)前火熱的人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)，其基石也是數(shù)學(xué)，數(shù)據(jù)的提取、存儲、分析、管理與應(yīng)用，每一步都離不開數(shù)學(xué)。

過去、現(xiàn)在以至未來，數(shù)學(xué)已經(jīng)且將繼續(xù)深刻地影響世界科技、經(jīng)濟與社會的發(fā)展。數(shù)學(xué)實力對國家的整體實力有著重要影響，數(shù)學(xué)強則科技強、國家強。

本期特別策劃，我們將一同走進通往無限的數(shù)學(xué)殿堂，分享數(shù)學(xué)歷史中關(guān)于π的永恒話題，一起探尋彭羅斯階梯走不出的奧秘;通過音樂與建筑中數(shù)學(xué)知識的運用，真正感受“美是和諧”;探討運動中的數(shù)學(xué)技巧，成為百發(fā)百中的運動達人，讓我們跟隨數(shù)學(xué)科普作者們一起領(lǐng)略數(shù)學(xué)的無限魅力吧！