書名:數學與科技 Math & Technology(全彩)
叢書名:科學新探索(New Scientific Knowledge)
作者:【美】《科學新聞》雜志社(Science News)編著;杜國光 任頌華 任鏷 譯
出版時間:2017年7月
出版社:電子工業出版社
數學的核心追求,自然是解決問題。牛頓發明了微積分,因為他要描述一個動態世界,一個行星環繞、流體動靜的世界。歐拉花了大量精力去思考,試圖理解質數在自然數領域內的分布情況。哪怕是高中學生,在幾何課堂中,也要學習證明畢達哥拉斯定理的種種技巧。
研究人員和工程師發明新的技術去解決問題,也同樣迫切。他們的思想比較貼近實際,考慮的是可見的結果。他們在現實世界中發現一個問題——比如說,缺乏可靠的運輸方式或者燃燒化石燃料帶來的污染—然后找到方法解決。他們必須了解時間和資源帶來的局限、人們的偏好和行為,但是他們通常也必須實現來自更“純粹”的數學實踐中的想法、規則和運算。
數學和技術雖說看上去差別很大,但是它們有著共同的目標,還經常互相交互、互相促進。就拿機器人學來說,不管機器人是被設計成像蛇一樣爬行還是和著邁克爾·杰克遜“戰栗”(Thriller)舞曲而起舞(見本書相關章節介紹),它的每個行動都是由精細的數學操作序列(也就是算法)定義的。
最近上了頭條的技術發展也依賴于數學。人腦計算機界面需要理解神經基質,并對神經活動進行復雜的計算分析。光學也是數學成分很大的領域,它的進步讓我們能制造更新、更好的數碼相機。說到量子計算機和現有的計算機,它們的數學根源其實一樣。反過來,技術也能幫助數學。一些科學家和學生使用3D打印創建物理模型來為分形模式和拓撲學的學習提供幫助。
在描述現實上,數學一直特別有用,無論我們要描繪的是行星行動、城市特性,還是生命的起源,都離不開數學。
如果說數學為我們提供了對現實的描述,技術就是我們改造現實的最好手段。衛生、能源生產、通信等方面的進步,改善了全世界人們的生活。
《數學與科技》一書介紹了人類對數學本質的不斷追求,以及科技如何依賴數學而得以創新和進步的有趣故事。一個個有趣的故事見證了歷史前進的步伐,并以此激勵我們永無止境地探索。