萬物皆有“數”

王新民

正如著名數學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，無處不用數學。生活無處不數學，世界處處是數學。

在人類文明的產生和發展的歷程中，數學一直伴隨左右。從原始人類分配生活資源而出現的“數”，到因勞動需要發明工具而產生的“形”;從早期文明中的歷法計算、天體運行規律的發現，到近現代文明中的重大科技革命，如蒸汽機的發明、電子計算機的突破、互聯網的出現等，數學在人類認識世界與改造世界的過程中一直發揮著極為關鍵的作用。

數學早已滲入到我們日常生活的方方面面。我們選擇和購買各種商品、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，都需要用到數學;甚至車輛行駛路線的選擇、火箭最佳發射時間的計算、飛機航班的編排、未來天氣的預報等，無處不在使用著數學。

數學是美的藝術。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學的基因中。同時，數學也似乎天然地與藝術相關，無論是音樂還是繪畫或雕塑，都有數學之美融入其中。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大調夜曲》在最合適的時候進入高潮，經久不衰。

數學是了解宇宙的鑰匙。哥白尼的日心說，其核心是用數學描述了地球的運動和論證了天體運行的基本規律，否定了統治1000多年的“地心說”，這是天文學上一次偉大的革命，引發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數學原理來描述宇宙間所有物體的運動。

數學是打開科學大門的重要工具。生物學遺傳定律的發現，愛因斯坦相對論的提出，信息論的誕生，計算機科學的發展，經濟學規律的揭示，無一不與數學息息相關。在各自領域內取得成功的科學家們，絕大多數對數學工具的應用都有很高的造詣。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濟學家，更是一位天才的數學家。

可以說，很多重大的科學和技術革命都是由數學所推動的。當前火熱的人工智能和大數據技術，其基石也是數學，數據的提取、存儲、分析、管理與應用，每一步都離不開數學。

過去、現在以至未來，數學已經且將繼續深刻地影響世界科技、經濟與社會的發展。數學實力對國家的整體實力有著重要影響，數學強則科技強、國家強。

本期特別策劃，我們將一同走進通往無限的數學殿堂，分享數學歷史中關于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學知識的運用，真正感受“美是和諧”;探討運動中的數學技巧，成為百發百中的運動達人，讓我們跟隨數學科普作者們一起領略數學的無限魅力吧！