一直以來(lái),很多人聚在一起都會(huì)討論這樣一些話題:將來(lái)參加工作之后,數(shù)學(xué)跟我有什么關(guān)系?學(xué)數(shù)學(xué)是為了什么?作家和藝術(shù)家又不需要用到數(shù)學(xué),為什么還要去學(xué)等類似的言論。 其實(shí)當(dāng)一個(gè)人發(fā)表或贊同這樣言論的時(shí)候,說(shuō)明此人的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí),或許僅僅還只停留在加減乘除的表面之上。在絕大部分人的印象里,單方面的認(rèn)為數(shù)學(xué)只屬于科學(xué)領(lǐng)域范圍之內(nèi)的事情,甚至覺(jué)得最多就是數(shù)學(xué)家和數(shù)學(xué)相關(guān)工作有關(guān)人員的事情,似乎跟文學(xué)藝術(shù)等領(lǐng)域毫無(wú)關(guān)系,這造成很多藝術(shù)生、體育生等容易輕視數(shù)學(xué),成為一門薄弱學(xué)科。 世界千變?nèi)f化,變幻莫測(cè),一個(gè)人若想在繁亂的工作中獲取自己想要的東西,那么數(shù)學(xué)就是最好的工具,因?yàn)槔硇缘拇竽X和超強(qiáng)的邏輯思維能力可以幫助你做到這一切。 數(shù)學(xué)最大的本事之一就是能把一些影響事物發(fā)展的非重要和非本質(zhì)信息篩除掉,留下有價(jià)值的信息,幫助大家能更清楚地找到事物之間的共性和規(guī)律。因此,無(wú)論是作家還是藝術(shù)家,都需要數(shù)學(xué),至少你看到的知名作家或藝術(shù)家都是邏輯思維能力非常強(qiáng)的人。 在古希臘時(shí)期,畢達(dá)哥拉斯學(xué)派發(fā)現(xiàn)音樂(lè)與數(shù)之間存在著的一種非常奇妙的關(guān)系,如每一根振動(dòng)的弦,都包含著正整數(shù)序列,因此他們認(rèn)為音樂(lè)是數(shù)學(xué)的一部分。 在中國(guó)古代,古人采用了“三分損益法”的數(shù)學(xué)運(yùn)算原理來(lái)發(fā)明和研究去制定音律時(shí)所用的生律法。 三分損益法又稱五度相生律,根據(jù)某一標(biāo)準(zhǔn)音的管長(zhǎng)或弦長(zhǎng),推算其余一系列音律的管長(zhǎng)或弦長(zhǎng)時(shí),須依照一定的長(zhǎng)度比例,三分損益法提供了一種長(zhǎng)度比例的準(zhǔn)則。 從這里我們就可以看出,數(shù)學(xué)與音樂(lè)相聯(lián)系的歷史已經(jīng)十分悠久。 法國(guó)著名數(shù)學(xué)家傅里葉,通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)和音樂(lè)的研究,他得到了這樣一個(gè)著名定理:任何周期性聲音(樂(lè)音)都可表示為形如的簡(jiǎn)單正弦函數(shù)之和。 因此,后世這么評(píng)價(jià)傅里葉:貝多芬留給后人的只是美妙的音樂(lè),而傅里葉卻留給后人的是創(chuàng)造美妙音樂(lè)的方法。 傅里葉 運(yùn)用數(shù)學(xué)原理,通過(guò)對(duì)音樂(lè)的聲音進(jìn)行分析研究,不僅能幫助藝術(shù)家更好認(rèn)識(shí)音樂(lè),也為他們的創(chuàng)作提供了更好的幫助。如大家可以通過(guò)現(xiàn)代音響技術(shù)聽(tīng)到任何你所希望的音高和音色的聲響,它的基本原理就在計(jì)算機(jī)的幫助下,運(yùn)用數(shù)學(xué)處理方法去計(jì)算出所需聲波的數(shù)學(xué)描述,再將其轉(zhuǎn)化為聲波。 瑞士知名作家和語(yǔ)言學(xué)家弗迪南·德·索緒爾,他認(rèn)為在基本性質(zhì)方面,語(yǔ)言中的量與量之間的關(guān)系可以用數(shù)學(xué)公式有規(guī)律地表達(dá)出來(lái)。 索緒爾指出語(yǔ)言學(xué)就好比一個(gè)幾何系統(tǒng),可以歸結(jié)為一些待證的定理,語(yǔ)言是基于符號(hào)及意義的一門科學(xué)。索緒爾這一理論,在現(xiàn)代知識(shí)體系中被稱為符號(hào)學(xué)。 眾所周知,處理符號(hào)能力最強(qiáng)的學(xué)科就是數(shù)學(xué)。其實(shí),無(wú)論是中文和英語(yǔ),還是其他語(yǔ)言系統(tǒng),從數(shù)學(xué)本質(zhì)上去分析,都同屬于一個(gè)“數(shù)學(xué)公式”。 自從人類發(fā)明計(jì)算機(jī),直到互聯(lián)網(wǎng)的普及,人們通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的研究,程序的設(shè)計(jì)和文字識(shí)別計(jì)算等,特別是對(duì)計(jì)算機(jī)高級(jí)程序語(yǔ)言的研究,更加明確和認(rèn)識(shí)到了數(shù)學(xué)和語(yǔ)言學(xué)之間密不可分的關(guān)系,同時(shí)也大大促進(jìn)了數(shù)學(xué)和語(yǔ)言學(xué)的結(jié)合,從而形成了一門新興學(xué)科:數(shù)學(xué)理語(yǔ)言學(xué)。 數(shù)理語(yǔ)言學(xué)(mathematical linguistics),運(yùn)用數(shù)學(xué)原理幫助掌握、運(yùn)用和研究英語(yǔ)等語(yǔ)言的邊緣學(xué)科。 應(yīng)用數(shù)學(xué)思想和數(shù)學(xué)方法來(lái)研究語(yǔ)言現(xiàn)象的一門新興的語(yǔ)言學(xué)科,它使語(yǔ)言學(xué)與現(xiàn)代數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論以及人工智能等學(xué)科發(fā)生密切的聯(lián)系,如研究各種人工語(yǔ)言(計(jì)算機(jī)語(yǔ)言等)。 因此,數(shù)理語(yǔ)言學(xué)這一門學(xué)科主要是用數(shù)學(xué)方法研究語(yǔ)言現(xiàn)象,并加以定量化和形式化的描述。 中國(guó)數(shù)學(xué)家李賢平就曾用數(shù)理語(yǔ)言學(xué)對(duì)《紅樓夢(mèng)》進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)一個(gè)非常有價(jià)值的信息,這對(duì)當(dāng)時(shí)全世界研究《紅樓夢(mèng)》的工作者可以說(shuō)是一個(gè)震撼。 在早期,一般人都認(rèn)為《紅樓夢(mèng)》的前八十回是曹雪芹作,而高鶚續(xù)作后四十回。在1987年的美國(guó)威斯康星大學(xué),李賢平結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)的模式識(shí)別法和統(tǒng)計(jì)學(xué)當(dāng)中的探索性數(shù)據(jù)分析法,對(duì)《紅樓夢(mèng)》進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和風(fēng)格分析之后,提出了一個(gè)全新觀點(diǎn): 曹雪芹據(jù)《石頭記》寫了《紅樓夢(mèng)》的前八十回,內(nèi)容上有增刪,其中插入他早年寫的小說(shuō)《風(fēng)月寶鑒》,并增添了許多具有深刻內(nèi)涵的內(nèi)容; 曹雪芹在全書尚未完成之前就突然去世,曹家親友在搜集整理原稿并加工補(bǔ)寫《紅樓夢(mèng)》后四十回。 這一研究結(jié)果的發(fā)現(xiàn)和公布,使“曹雪芹作前八十回,高鶚續(xù)后四十回”的傳統(tǒng)觀點(diǎn)受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)。 無(wú)論是音樂(lè)還是語(yǔ)言都與數(shù)學(xué)息息相關(guān),其實(shí)像繪畫和雕塑等領(lǐng)域同樣與數(shù)學(xué)密不可分,它們都包含了很多數(shù)學(xué)原理。 早在15世紀(jì),藝術(shù)家們就認(rèn)識(shí)到一點(diǎn):如果想在二維的畫面上真實(shí)地再現(xiàn)三維的現(xiàn)實(shí)世界,必須結(jié)合幾何學(xué)原理才能夠?qū)崿F(xiàn)。 基于這一原理,藝術(shù)家和數(shù)學(xué)家們通過(guò)對(duì)古希臘或羅馬學(xué)者所創(chuàng)造的透視理論進(jìn)行研究分析,最終找到解決這一問(wèn)題的方法,并由此創(chuàng)立了數(shù)學(xué)透視學(xué)。 透視學(xué)一般指各種空間或線性表現(xiàn)的方法,合乎科學(xué)規(guī)則地再現(xiàn)物體的實(shí)際空間位置,通過(guò)再現(xiàn)空間的線性透視和其他科學(xué)透視,系統(tǒng)總結(jié)研究物體形狀變化和規(guī)律的方法,而透視學(xué)對(duì)繪畫者和設(shè)計(jì)者的重要性,就不用多說(shuō)了。 西班牙畫家畢加索被譽(yù)為是當(dāng)代西方最有創(chuàng)造性和影響最深遠(yuǎn)的藝術(shù)家,是20世紀(jì)最偉大的藝術(shù)天才。值得注意的是畢加索等人代表了立體主義,他把自然物體形象分解為幾何切面,并相互重疊,加以主觀的重新組合,又發(fā)展到在一個(gè)畫面上同時(shí)表現(xiàn)幾個(gè)不同方面。 這些畫家的風(fēng)格,都是受到了數(shù)學(xué)原理和思想方法的影響,成為新的的美術(shù)流派。 在近代,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步普及,繪畫和與電腦的結(jié)合也越來(lái)越密切,如三維立體繪畫計(jì)算的普遍運(yùn)用,其理論基礎(chǔ)就是數(shù)學(xué)。 以分形藝術(shù)為代表的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)圖象學(xué),能很好展示一些現(xiàn)實(shí)不存在,但形態(tài)逼真、藝術(shù)感強(qiáng)、超越現(xiàn)實(shí)、充滿魅力、現(xiàn)象力豐富的分形藝術(shù)圖形,其理論基礎(chǔ)就是分形幾何學(xué)。 分形幾何學(xué)是一門以非規(guī)則幾何形態(tài)為研究對(duì)象的幾何學(xué),它從某種角度上來(lái)講“拋棄”了傳統(tǒng)幾何給人帶來(lái)呆板、嚴(yán)肅的感覺(jué),使枯燥的數(shù)學(xué)不再僅僅是抽象的哲理,而是具體感官能感受的到存在,因此分形幾何又稱為描述大自然的幾何學(xué)。 分形藝術(shù)的出現(xiàn),對(duì)很多領(lǐng)域都產(chǎn)生了重要的影響,如建筑設(shè)計(jì)、繪畫、廣告設(shè)計(jì)、雕塑、裝璜、印染工業(yè)等。 對(duì)于數(shù)學(xué)的作用或偉大,我們無(wú)法在一篇文章里全部詳細(xì)講完,但可以通過(guò)一二來(lái)感受其偉大。 學(xué)好數(shù)學(xué),用好數(shù)學(xué),將來(lái)的你不會(huì)后悔。 |
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