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标题: 数学科普知识 [打印本页]

作者: steve糖果    时间: 2009-7-26 15:50
标题: 数学科普知识
20世纪下半叶,美国科普界叱咤风云数十年的三位大师级人物是艾萨克·阿西莫
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/ d3 q4 Y1 J% s4 Y6 \; H$ p5 C夫、卡尔·萨根与马丁·加德纳,堪称一时瑜亮,难分轩轾。时至今日,前面两
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人均已逝世,唯有加德纳先生依然健在,老当益壮,在数学传播领域继续发挥着2 M( ^& Q/ n: Q# P
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他无可替代的作用。 0 y$ p& q9 x5 {9 d/ w7 n
阿西莫夫对加德纳有着一段非常中肯的评语:“马丁·加德纳是一位业余的超级
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0 v7 U: H4 k# U$ \; _魔术大师,这是毫无疑义与众口一辞的。但是,与他的一项看家本领相比,神乎$ J% ?6 Q9 |) C9 N) _/ X" C6 F
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其神的魔术招数毕竟是小巫之见大巫,也许会退避三舍。原来,任何数学题材到$ g* s: k; X6 d- w( G1 s! {
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了他手,都能写成雅俗共赏,妙不可言,使我爱不忍释的文章。”《矩阵博士的6 w) x; s4 o7 T- i" l
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魔法数》就是这样一本涉猎面很广,文笔隽永,诙谐有趣,可读性极强,人文根
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& D$ c( ?! y: j% Y) l" @% h2 @. M底非常深厚的奇书,以致许多读者一旦见到了它,就不肯放手,直到一口气把它
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读完为止。 , ~" [. f( L8 M% R9 t' u2 J3 G
1914年10月21日,马丁·加德纳(Martin Gardner)生于美国俄克拉何马州。1936/ `8 ?4 t* Z( i! h" F6 z  p

" i" E) y! y/ X% ?9 E年毕业于芝加哥大学,学的专业是哲学。毕业后先当《民友报》记者,后来在芝7 `* U) Y' {4 |1 S

8 h; V/ q& Q8 a0 p9 Q8 ]加哥大学公众关系部工作。第二次世界大战爆发后,他在美国海军中担任随军记
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者,曾到过印度、菲津宾、东南亚、土耳其与中、近东许多国家和地区,见闻甚( F0 ?* {8 o2 T8 }) r5 `4 [
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广。战后,他开始了自由撰稿人的生涯。马丁·加德纳才华横溢,思如泉涌,博
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, A6 J) B8 W% N5 \: M闻强记,文理双栖,据不完全统计,迄今已写了五十本以上的书,其代表作有《
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密码传奇》、《人人都能懂得的相对沦》、《表里不一的宇宙》、《好科学、坏
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科学、伪科学》、《不可思议的矩阵博士》、《数学狂欢节》、《啊哈?灵机一
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' K9 U9 o1 J3 k) w动》、《从惊讶到思考——数学悖挑奇景》等。 ) C, V( l4 l1 }$ M6 @8 b
马丁·加德纳曾多次获得过重奖。他连获美国物理学会及美国钢铁基金会的优秀
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科学作者奖(美国一般都把科普作家称为“科学作者”),他的肖像曾在《生活
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》杂志及《新利周报》上刊登过。尽管他从来没有当过教授,但世界各国许多第/ Q7 W1 T' ^* q- p7 t$ P0 v" B
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一流的数学家一听到他的名字,都无不肃然起敬。总而言之,他是一名大名鼎鼎
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的人物。
. H" Z4 P  P5 r3 b# ~/ B传数学科普的功臣 2 |1 l, V* y2 a3 ]2 }
正如马丁·加德纳的继任者、物理学家道格拉斯·霍夫斯塔特所作的评价:“加" l7 t. i% m3 I+ ^
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德纳先生是无可替代的”,“他是数学的大功臣”,他为数学招兵买马,把无数* w% M3 {% k; B; m) N% W# e4 q

7 W! g' f# t# Y1 v4 |青少年引进了数学的庄严殿堂,以数学本身所具有的魅力和内在美吸引他们以之
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作为终身职业,在纯粹数学与应用数学的各个领域内寻找“对胃口”的分支学科
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  Y/ U% C+ B5 B0 y6 n/ _/ H,使自己逐步成长为数学尖子和接班人。他不愧是这门学科迄今为止最出色的宣
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8 S2 C, z8 a. A# [传家、推销员、带路人与“牧师”。
+ r4 a  |$ _# B' g. j/ \/ I加德纳的主要的活动是高级科普杂志《科学美国人》(Scientific American),的
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: E$ o& ]# r, h$ c. Y6 {一位长期专栏作家。
7 Z! S' u$ e! X% _) D- e在《科学美国人》杂志上撰稿的,一般都是各个科学、技术领域中的专家。众所4 {4 r* F' t1 |3 G/ k! g
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周知,很少有人在这家杂志上发表过两篇以上的文章,罕见的例外就是加德纳。
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6 p8 a  l' ?% k6 _8 U  O他从1957年第一期开始,一直写到1980年年底,整整二十四个年头,几乎月月有
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; o4 E( h5 y8 w5 X! q$ f: \" k3 `文章,前后不下二百多篇。他所包办的这个“数学游戏”专栏,终于成了该杂志2 z1 f& C4 G; B5 s
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的一个“特色产品”,当然也是货真价实的“拳头产品”了。 # \+ O+ H: Y$ O* [
马丁·加德纳读万卷书,行万里路,知识非常渊博,所发表的数学科普文章,内
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容几乎涉及数学的每一个分支,从最简单的算术、代数到莫测高深的拓扑学,超
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; S: H$ @7 k# x穷数,覆盖面之广泛,“热点”之众多,令人侧目。每个读者都可以“各取所需; z3 x$ d, a- T

) Q+ a( o- K8 ]2 W6 h: z5 T”,从他那里找到适合自己的文化程度,极为合身,又能投其所好的阅读材料。 - k. ~# x/ X0 n6 [/ `* \
马丁·加德纳如今虽然已有94岁高龄,但笔力仍健。前年夏季,《科学美国人》
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; T' a  D1 H2 ~杂志上就破例刊出了长达8页,不下二万余字的他的专文“趣味数学五十年”。
6 s, ]9 A, [! }. V* m; r马丁·加德纳的一些最精彩的篇章,是关于数学中微积分以上的课题。其主要内
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1 x5 k. \8 N6 K" p" u  k' k容有数论、图论、概率论、群论、矩阵、组合分析、仿射几何、射影几何、差分
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, ]4 g( C/ f% S) G6 `) A7 S1 l& c学、算法理论、拓扑学等等。这些高级专题历来被认为是“阳春白雪”,曲高和0 Q( n2 G  O" P; g2 `
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寡,一般科普作家总是感到十分头痛而碰都不敢去碰的。然而马丁·加德纳却从
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中发掘出了大宗宝藏,这就使得他高出同行之上,独树一帜。在这方面,就连历
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来著名的苏联数学科普作家别莱利曼也比不上他。众所周知,群论是近代数学的$ {  _+ Z$ T2 H! f! h5 ~
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一个重要主题,但一般教科书上都讲得玄之又玄,往往老师在课堂上讲得舌敝唇
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焦,下面的学生还是听不懂。马丁·加德纳却能用部队操练动作(立正,向左转
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,向右转,向后转……),穿袜子,小姑娘编发辫等事例极其通俗地来说明“群
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论”的许多概念,而且丝毫无损于定义的严密性。这的确是巨大的成功!所以他
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' u* {2 A5 y2 j+ V3 ]8 Y. x* z% I的科普作品,对于高等数学的教学与传播是很能说明问题,很起作用的。这也是% c- ^- V9 e5 c" L2 p6 @" s. V
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他的作品的真正价值所在。
2 t/ c9 n* n  ?( y, E+ s马丁·加德纳非常重视科普文章的质量,十分注意并经常报道数学里头的“三新* q- r3 i+ D! S  Q

. D" k& N! J; O' ]0 D0 }/ ?0 K”:新见解、新发现与新进展,甚至还敢于报道涉及军事机密的题材。
1 r3 ?* Q* F/ C9 f4 q. F/ P加德纳先生是一位多才多艺的人物,他精力充沛,兴趣与成就涉及许多方方面面! S! W& s" J6 ^2 d

% g& r' B$ F( {0 A7 E+ {,远远不止是数学一门。因此,为纪念加德纳65岁生日专家们决定出版《数学加: c; Z8 }3 r2 E/ i
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德纳》, - f( u5 e5 [# q
并且热切地盼望另外的一些书,例如《魔术加德纳》、《文学加德纳》、《哲学
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! K0 R6 c2 i' Q1 s8 T加德纳》以及《科学加德纳》等也能相继问世。
% \8 O, o+ {0 V5 r* E2 D6 W; U加德纳是趣题大师。让我们看看他的题:
* Z0 R9 [6 j) D5 V7 u) l# J5个水手带着1只猴子来到一座荒岛,见岛上有大量椰子,他们便把这些椰子平均
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' ]1 s. Q! @$ t$ n1 z分成5堆。夜籁人静,一个水手偷偷起来拿走了一堆椰子,把剩下的椰子又平均分% G: u4 v) l' P1 r5 w% d. q& a/ g

7 U" x7 {! }& I4 K, A( b7 Q成5堆,结果多出一只椰子丢给猴子吃掉了,过了一会儿,另一个水手也偷偷起来! R2 s  @6 c( C7 t

1 r! c5 X  E( C# ^4 ]% Q,拿走了一堆椰子后,再把剩下的椰子平均分成5堆,结果还是多了一只,丢给猴
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子吃了。就这样一个多事的夜晚,5个水手都偷偷藏起一堆,重分了椰子,每次都
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2 \% h0 q+ T2 E% r多出一只椰子让猴子占了便宜。第二天一早,岛上依然平均堆放着5堆椰子。试问
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:原先的椰子最少要有多少只?——这就是马丁·加德纳提出的“水手分椰子”" e; z' X" @+ b, q/ [; p
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名题。解法很多,可谓八仙过海,各显神通。 8 H2 P' K2 G! Q- J! P( ~9 h
加德纳语言诙谐,文笔生动,懂得读者心理。他的文章能满足社会各阶层的需要
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,尤其能紧紧抓住青少年读者。他经常发表这样一些闻名世界的数学趣题,这类% W& Y- I! O+ t' d' `9 B

2 M" R0 m# d  Z, z0 X9 w' U5 j0 W, j( g问题与传统的奥林匹克数学竞赛题截然不同,趣味性极强,雅俗共赏,看一眼就
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% m4 `1 X9 s- o* i3 `0 X. ?! k: ^能把你“抓”住不放,又不需要很多预备知识,使你情不自禁地跃跃欲试。出题  k. n6 E3 W- u- U' q

6 c( ?8 k5 \' E% d' N# ~$ E5 @能达到这样的水平,可谓“炉火纯青”了。此类问题大致有着多种求解途径。例# ~8 p& L8 U7 _" O, T
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如涉及运筹学的“小鱼吃大鱼”问题,涉及几何与运动轨迹的“四只臭虫”问题! X' p6 p6 W& C) O6 u
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等。这些题目一经披露,往往会引起连锁反应,各地读者来信犹如雪片飞来,使3 Q. B! w+ F% V, Z

. [/ `$ |7 ~& {5 M《科学美国人》印数剧增,编辑部工作人员又惊又喜。有些素昧平生者因为同解
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一道题而顿成莫逆之交,在数学家和业余爱好者之间架起了一座金桥。
* s9 ]( p' ]5 b2 _& ~马丁·加德纳的出身是位哲学家,所以他的一些科普文章较少使用华丽的辞藻,. J: |+ w+ X" N, M4 e

" U2 a) _) u; G却蕴涵着很深的哲理。他令人信服地证明:数学家既可以是诗人,也可以是画家
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4 m# ?' i* s0 h! @6 W作品介绍 3 T) ]1 i9 C$ A0 L) W8 v3 a
《加德纳趣味数学系列》,包括《萨姆.劳埃德的数学趣题》、《数学的奇妙》、2 A5 r: ~3 P/ Q% q) C, K2 u3 F" y* s
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《引人入胜的数学趣题》、《近代欧氏几何学》、《无穷之旅——关于无穷大的, w; M- o0 ?9 U$ D; ?, }

. B6 T8 I/ z4 h: h0 n  J文化史》、《测试你的逻辑推理能力》, 加德纳在书中序言中说:“在为这本集( c2 ]. S7 r/ ?) n; P% m
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子挑选材料的过程中,我竭力寻求那些独具特色而又引人入胜的趣题,它们仅仅& V0 p6 o4 c: l/ V

6 ^! F  V% z2 v要求最初等的数学知识,但同时又富有激励性地闪现出更高层次的数学思想。这& z2 Y/ i* c2 `% t! Y; I" \* g
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些趣题(其中有许多曾经发表在《科学世界》(Science World)杂志上我主持的
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“轻松时分”(OntheLightSide)专栏中)已被归类成章,每章各针对数学中的" G8 z6 G% O5 `0 t1 u
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一个领域。每章开头的简要评介,说明了为解决该章趣题所必须使用的数学门类2 X4 d' j8 t" m$ S! \% u
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的一些性质和重要性。在答案中,只要篇幅允许,我尽量详细地解释了每道题是
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$ j% Z8 z9 _0 L如何解决的,并指出某些诱人的途径,这些途径从题目出发,蜿蜒曲折地通向数7 L9 e9 |7 k1 I5 ?6 j/ O& Z% E

  m5 D! \' B( p- E4 R" Y( h学丛林中更为枝叶繁盛的地区。
/ T: w5 h, G' e& A; K* z也许,在赏玩这些趣题的过程中,你会发觉数学比你想象的更加可爱。也许,这: n6 n" h+ f% l$ G" _( t% c+ ^: x
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将使你愿意认真地学习这门学科,或者减少你在着手学习一门最终需要一点高等
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数学知识的科学时的犹豫。
. O% b/ Y* r2 N$ J的确,现在没有人可以怀疑数学的巨大实用价值。没有数学工具,就不可能有现# @/ u0 r7 @( f& w% r2 t, f6 C

' E/ M5 `, p1 R0 K' I代科学的发现和发明。但是,许多人并不理解,数学家事实上从数学中得到了愉
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. H' a! {+ D4 `! H悦。用我的话来说,经过深思熟虑对症下药地摆平了一道有趣的题目,其令人愉# k) @' G8 h& X- @

& e1 i% @% v# o0 D7 S& b' q) y悦的程度,就如同经过反复瞄准用保龄球一下子击倒了十个球瓶。” + j' q* u: u1 y8 i, {- b
《矩阵博士的魔法数》,马丁·加德纳在这里借追踪矩阵博士欧文·约书亚,为6 `6 J" |2 l! _. K! |; y0 q
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我们摆起了数字的魔幻方阵;美国总统选举,奥斯卡金像奖提名,好莱坞红星的
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预卜皆可由与其相关的基本数字预示其结果的必然性?加德纳先生在这里用叙述
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结合注释评注的方法为我们“抽丝拨茧”,将数字王国的数字奇妙组合一一展示* t7 k0 J( n" F' Z2 V" K
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在了读者面前…… 9 \8 D% H6 t! ^7 R9 L, K
本书的重点是反对与批判数字迷信的。数字迷信在世界各国都以不同的面貌出现. g  `3 r$ s2 \1 |; C
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,例如日本的“数秘术”,中国的“术数”等。
0 {# L9 \1 A& F美国虽然是个高度现代化的国家,但社会上述信之风甚盛。总统选举,奥斯卡金
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像奖提名,好莱坞红星的预卜,甚至馈赠一件特异的生日礼品,也会去征求巫师
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0 `3 Q, d: i9 T+ n的意见。占星术、骨相学、传心术、掌纹算命、圣经占卜法、瑜伽学、看水晶球  E5 K, B; M, u- O; H6 N* S$ z
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……纷纷出现,真是洋洋大观,无奇不有。马丁·加德纳所写的矩阵博士长篇连
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载,之所以能在世界著名高级科普杂志《科学美国人》上连续刊载,长达20年之; n! A6 _1 o. b/ S1 k
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久,这充分说明了杂志主编的犀利眼光:在当今美国社会,破除现代迷信仍是一
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% ]/ B8 A! z. m' D% E7 K项应当长期坚持不懈的事业。另一方面,连载文章始终拥有大量读者,也充分证) ^" s# s& N- j" _+ s

3 b9 G6 Q" g3 I1 l! w明文章的针对性很强,能够切中时弊,从而受到社会各阶层人士的普遍欢迎。 1 g/ d5 k4 R2 L( j3 T% ^
马丁·加德纳是世界著名科普作家,一生不遗余力地宣传数理科学,上至拓扑、% l  K8 a3 o) Q( X$ C
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群论,下到算术、代数,吸收了无数群众进入数理科学的殿堂,他的功绩是不可
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磨灭的。 * K/ [1 a( f2 Y7 y( C% G
本书是加德纳的另一部杰作。他写这本书是使出了浑身解数的,在写作风格上,, z: D5 s( c" ]
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也与他的其他许多作品有异。原则只有一个:站在迷信的对立面,始终不遗余力
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地抨击。揭露、批判和破除各式各样的诡计与花招,对伪科学也毫不留情。但是
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,加德纳先生用了一种非常独特的笔法,即欲擒故纵。欲抑先扬的办法。故意先/ k' z( ?# Z, y, I

3 g& B0 y9 I2 J+ H% J0 T: U+ B把书中的主人公矩阵博士吹得天花乱坠,神乎其神,然后又翻开他的底牌,揭露% j5 X& n/ D) E) l; C) H

7 F! R5 }& {8 @3 t% J& H% L5 G其骗局,把他的戏法放在光天化日之下曝光。这种高明的创作技巧与富有幻想的
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情节,着实要比苍白无力的“批判”有力得多,也更切合美国的国情。就这点而
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% h, ~* d4 J# v. D论,它倒是很像鲁迅先生在《中国小说史》中所得到的晚清谴责小说,例如《官  I% f, N$ j6 F' z$ v
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场现形记》与《二十年目睹之怪现状》等嬉笑怒骂皆成文章的作品。
$ r; p7 P' [& F$ A' H3 {- Q2 ?: C《引人入胜的数学趣题/加德纳趣味数学系列》,本书笔调轻松,风格诙谐。其中
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; F6 L# c* e+ }* i) M* N的趣题覆盖了各种数学论题:算术、货币、速度、平面和立体几何、对策、概率% @# n3 b5 U5 R* D3 Z+ T

; ~+ c- V" N7 K1 |0 p' N. s5 ?6 ]、拓扑等。还有请你脑筋急转弯的微妙趣题。每道趣题后都有详细的答案。 ) b5 t/ N7 R! J1 W2 n. H/ Z0 @
这是一本寓教于乐的书。以轻松的笔调、诙谐的风格带你进入奇妙的数学王国。& s3 O% \) w7 k7 z  S
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书中的趣题几乎覆盖了各种数学论题,譬如算术、货币、速度、平面和立体几何: Q' R! d1 E& P& w4 c8 l( M
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、对策、概率、拓扑等。全书分为十章,以饶有趣味的方式分别探讨了这些论题7 g" c9 q. B3 O6 a, K4 p) e, \% v& f

% u- w% o, ^" A, X0 K$ q。而每道趣题之后都有详尽的答案,你可以在穷尽心思思索后找到“柳暗花明”
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' ~+ j# W  L9 Q. S的解答,这实在也是一种乐趣。这些数学趣题能够调动你思考的积极性,让你在
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; o! n8 S* u: Q3 n8 a; h自觉主动而愉悦的心情中生发对数学和逻辑的探索与求知的欲望。你可以正襟危  I" _$ E. |& v# Y9 {& m8 B$ }& T+ i* Z

, d: [7 F1 U  C5 B坐地对其中的趣题进行深入的思索,更可以在茶余饭后用之作为脑力体操。而有
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不少趣题还与实际生活相联系。思维就在运动中活跃,相信你定可以在思考中获; L0 Q6 K* @4 c' h" H( p
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得知识和心得。你会发现,即使在严密的逻辑中也蕴涵了无尽的生动和乐趣,而
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原来看似严谨的数学题也是可以在轻松平易中与日常生活相通的。正如书名所言
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, E# H) F" S: N) E9 ~+ C,确实引人入胜。
作者: steve糖果    时间: 2009-7-26 15:51
希望对各位有所收获
作者: Anvy    时间: 2009-7-26 16:00
数学现在发展的较为成熟了~不过拓扑方面的东西还是不太容易啊~
作者: cjy2007126    时间: 2009-7-26 17:49
高深的问题!
作者: steve糖果    时间: 2009-7-30 20:01
上面的几个建议大家看看,学数学其实很有趣的 4# cjy2007126




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