在人類文明長河中,那些偉大的科學家都有一個共同的“助手”——黑板,在這種平平無奇的板子上,曾書寫過堪稱奇跡的科學思想或核心演算。所以學者們呼吁,不要擦除科學家遺留在黑板上的內(nèi)容,因為那可能是一個至關(guān)重要的方程式和靈感起源。
相傳,當羅馬士兵闖入古希臘數(shù)學家阿基米德家中并殺害他時,他最后的要求是“別碰我的圓”。1世紀作家瓦列里烏斯·馬克西姆斯在《善言懿行錄》中提道:“不要,求你不要破壞那些沙子?!币驗榘⒒椎庐敃r正在測算幾何圖,這可能是第一次有數(shù)學家吶喊“不要擦除”。
古希臘羅馬時期,“黑板”是鋪灰或沙的木板,用于畫畫和計算。黑板起源不明,可能19世紀前英國學生已用木板寫字。蘇格蘭教育家詹姆斯·皮蘭發(fā)明了教學用黑板。歐拉已用黑板起草方程式。許多科學家有“黑板肖像”。如今,黑板被白板、PPT等取代,未來可能消失,引發(fā)討論。
如果黑板與粉筆在一夜之間全部消失,數(shù)學家們可能是最受煎熬的群體之一。
有一則趣事發(fā)生在2015年3月,當時位于日本愛知縣的羽衣文具宣布倒閉。這個消息一下子讓很多數(shù)學家焦慮了。原來,除了日本本土,各國的數(shù)學家都很喜愛使用羽衣品牌的粉筆,因為它被稱為粉筆中的“勞斯萊斯”,粉塵少、難折斷、板書絲滑且不臟手,能讓數(shù)學家在黑板上書寫時相當有感覺。好在,羽衣文具后來被其他公司收購,沒有真的斷貨。
黑板授課吸引人,講師實時填滿黑板,觀眾須緊跟講解,因內(nèi)容會被擦除。數(shù)學家視黑板推導為表演藝術(shù),觀眾逐步吸收信息,與幻燈片預(yù)設(shè)內(nèi)容不同。
現(xiàn)代工具還存在一些固有短板,PPT無法讓觀眾看到講者推導、思考、書寫大量高等數(shù)學證明的過程,而白板筆的弊端則在于寫著寫著很容易突然沒墨,電子白板容易出現(xiàn)延遲卡頓或者斷電的情況……因此,在數(shù)學和其他理論學科方面,黑板和粉筆組合的可靠性就顯得尤為出色。此外,在黑板上書寫時聲音微妙且需富有耐心,這是沉浸創(chuàng)作的先決條件。
芬蘭已故數(shù)學家、科學史學家和作家奧斯莫·佩科寧曾調(diào)研參觀過位于巴黎、劍橋、孟買、普林斯頓和斯德哥爾摩等世界各地的頂尖數(shù)學研究機構(gòu),在所有這些以培養(yǎng)思維為主要任務(wù)的機構(gòu)中,他都發(fā)現(xiàn)了一個相同的現(xiàn)象:黑板和粉筆隨處可見,不僅在辦公室和演講廳,甚至在走廊、電梯和衛(wèi)生間里也有使用。
杰西卡·韋恩是一位知名的美國藝術(shù)攝影師,她在自己的照片集作品《請勿擦除:數(shù)學家和他們的黑板》中,收錄了110張令人驚嘆的黑板照片,這些照片來自世界各地的數(shù)學家,每位數(shù)學家都附上了解讀文章,回顧了他們當時在黑板上的工作過程。
這些數(shù)學家包括純數(shù)和應(yīng)用數(shù)學家,有獲獎教授和有潛力的學生。黑板上的圖像涉及代數(shù)、范疇論、組合學等多個數(shù)學領(lǐng)域,展現(xiàn)了數(shù)學、物理、藝術(shù)和創(chuàng)造力間的獨特關(guān)系,揭示了數(shù)學和物理的神秘與美麗。
而從很多數(shù)學家的附文中可以看出,數(shù)學家們與黑板之間有著深厚的情感甚至是親密的關(guān)系,存在一種超然的交流。即使黑板有其局限性,但良好的體驗仍然占主導地位。對于習慣將數(shù)學視為藝術(shù)的數(shù)學家們來說,那些躍然于黑板上的公式和圖畫仿佛有著自己的生命。
對于很多學者而言,黑板是師生、同行之間重要的交流工具,很多人骨子里仍愿意繼續(xù)沿用這種傳統(tǒng)的授課和討論方式,在黑板這一方世界里,將畢生所學傳授給自己的學生,做好“數(shù)學的傳承”,這是一個延續(xù)了數(shù)百年的傳統(tǒng)。
其實不只是數(shù)學家,以物理學家為代表的各領(lǐng)域科學家們同樣也是黑板的忠實用戶。大多數(shù)白板對于書寫現(xiàn)代物理長方程式來說太小了,而一塊好的黑板卻足夠大,用粉筆比用記號筆更容易準確清晰地書寫物理、數(shù)學方程式和公式。
很多科研機構(gòu)都明白這一點,會在每一個可能的房間內(nèi)布置優(yōu)質(zhì)黑板,為工作和思考提供必要的空間。從某種程度上講,我們可以根據(jù)機構(gòu)為每位科研人員提供的黑板空間數(shù)量對機構(gòu)進行打分,因為很多理論物理研究可能不需要昂貴的實驗設(shè)備,但絕對離不開足夠好用的黑板。
你可能很難想象,在數(shù)學家和物理學家殫精竭慮破解難題的過程中,清潔工可能是個危險因素。他們一不小心的分內(nèi)工作——擦黑板,或許就破壞了天才創(chuàng)作的藝術(shù)作品,擦出遺憾。由此,學者們也有“不要擦除”的呼聲。
理論天體物理學家艾倫·萊特曼回憶,20世紀70年代初在加州理工學院,理查德·費曼在黑板上解出描述黑洞輻射的方程,與主流物理觀點不同。萊特曼想第二天抄下這些方程,卻發(fā)現(xiàn)黑板被擦凈。不久后,史蒂芬·霍金獨立推導出類似結(jié)果,提出霍金輻射理論,聲名大噪。
愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2是科學史上的一個里程碑。1931年,他訪問牛津大學并進行了三場演講,盡管沒有翻譯,他還是盡力用德語和圖形來闡述復雜的相對論概念。在演講中,愛因斯坦不僅寫下了新的方程,還繪制了圖表,用粉筆在黑板上比劃,以幫助聽眾理解。一塊記錄了他演講內(nèi)容的“愛因斯坦黑板”被保存在牛津科學史博物館,成為館內(nèi)的重要展品,吸引著游客前來瞻仰,希望與這位偉大的物理學家建立一種精神上的聯(lián)系。
這個方程式代表了愛因斯坦在1931年提出的新宇宙模型——弗里德曼-愛因斯坦宇宙模型,該模型嘗試將宇宙的年齡、密度和大小聯(lián)系起來。雖然后來發(fā)現(xiàn)黑板上的計算并不完全準確,但它的歷史和科學價值依然非凡。遺憾的是,愛因斯坦演講中使用的另一塊黑板,原本也被捐贈給了博物館,卻因清潔工的不慎操作而被擦除,失去了寶貴的歷史資料。
黑板作為物理學家的表演空間,在外界藝術(shù)家看來好比一幅幅抽象畫,因為在其表面所見之下,有著重要的學術(shù)意義與超卓深度,試圖揭示一種普遍真理,給了藝術(shù)家不少靈感。
西班牙當代藝術(shù)家阿雷杭德羅·圭哈若曾在歐洲核子研究中心、劍橋大學、牛津大學、斯坦福大學、加州大學伯克利分校等地拍攝了一系列物理教授的黑板板書照片,并策劃成展。這些尚未擦干凈的黑板展現(xiàn)了物理學家們的零碎想法、奇妙構(gòu)思或解釋,公眾也許并不理解上面字符的內(nèi)容,但卻能欣賞到那份純粹的知識美感。
也有藝術(shù)家基于科學家們的黑板板書進行二次創(chuàng)作。美國裝置藝術(shù)家亞歷克薩·米德采用了一種經(jīng)典錯視畫概念,使得科學家和自己的黑板內(nèi)容融為一體。2015年,她作為加拿大滑鐵盧圓周理論物理研究所的駐場藝術(shù)家,創(chuàng)作了一件受科學家工作啟發(fā)的裝置作品,成為她的知名代表作之一。
倫敦數(shù)學科學研究所(LIMS)官網(wǎng)首頁展示的是科學家們的黑板板書作品,而非榮譽獎項。LIMS的每個房間都有大黑板,覆蓋著數(shù)學符號和涂鴉。LIMS主任托馬斯·芬克認為,黑板是解決問題的最佳工具,它促使科學家深入思考,激發(fā)創(chuàng)新和靈感。
老師在黑板上刷刷書寫的場景刻在了很多代人的記憶里,每每想起,令人懷念。中國現(xiàn)代數(shù)學先驅(qū)姜立夫的形象也與黑板一起,鐫刻在數(shù)學史上。
中國現(xiàn)代第一個大學高等數(shù)學系被認為起源于北京大學。1913年秋,北大數(shù)學系(當時稱數(shù)學門)迎招新生,時任北大校長的蔡元培將數(shù)學系列為北大第一系,為中國近現(xiàn)代數(shù)學教育與科研投石問路。
至20世紀20年代,中國各地大學紛紛創(chuàng)辦起數(shù)學系,數(shù)學研究迎來前所未有的繁榮,比較有代表性的例如南開大學數(shù)學系等等。
1920年,姜立夫從哈佛回國,在南開大學創(chuàng)辦了算學系,這是中國第二個數(shù)學系。當時他一個人包攬了一個系,一邊處理日常行政事務(wù),一邊同時開設(shè)了幾門課程,包括高等微積分、空間解析幾何、射影幾何、復變函數(shù)論、高等代數(shù)、微分幾何、非歐幾何等,他的學生陳省身、江澤涵、吳大任、劉晉年、孫本旺等,后來都成為了中國乃至世界級的優(yōu)秀數(shù)學家。
數(shù)學家們回憶,姜立夫先生授課時總站在教室左前方,徒手用粉筆作圖,板書整潔且節(jié)約空間。他授課不用教材,只在廢舊日歷紙上記提綱,然后循序漸進地講解。這種授課方式要求老師對內(nèi)容完全掌握,思維集中,邏輯推理能力強,能引導學生跟隨節(jié)奏,收獲遠超課程內(nèi)容,同時訓練學生的思維。
吳大任回憶姜立夫時稱,姜先生像熟悉地理的向?qū)ВI(lǐng)學生探索數(shù)學之美,讓學生在攀登中不覺疲勞,聽他講課是一種享受,只有站在一定高度的人才能做到。
學者們呼吁“不要擦除”黑板,某種意義上也是在提醒后人,不要抹除前輩們留下的優(yōu)良學習傳統(tǒng)和鉆研能力,將先驅(qū)們的精氣神、為人治學的智慧和畢生奉獻的學術(shù)情懷保留延續(xù)下去。
(源自“返樸”,有刪節(jié))
責編(見習):徐杰