“百變”數學

陳亦飛

電腦運行中的數學邏輯

電腦已經是現代社會的生活必需品了，而電腦的發明人就是一位數學家——約翰·馮·諾依曼。他用0和1的二進制賦予計算機生命，因此被稱為“計算機之父”。

在物理上，二進制最容易實現，可以用電脈沖的正負極表示，也可以用電平（一種反映能量變化的物理量）高低表示（如下圖所示）。

二進制區別于我們熟知的十進制，它的使用能讓運算規則簡單易行，畢竟區分0和1，要比分區0，2／3，1簡單得多。

我們可以把數學看成一種語言，例如，二進制與“是”或“否”、“對”與“錯”、“真”與“假”這樣的邏輯命題相符合，把“真”定義為1、把“假”定義為0，就可以讓計算機實現邏輯運算、做出邏輯判斷。

所以說，電腦能為大家提供便利，應該感謝數學。

數學讓建筑更美

自古以來，數學與建筑就有著密切的“合作”。

埃及金字塔是古埃及的帝王（法老）陵墓，世界七大奇跡之一。其中較為著名的是胡夫金字塔，其高度是146.6米，底部的周長是920米，如果以底部周長除以高度的兩倍，得到的商幾乎就是圓周率。

2008年北京夏季奧運會的主體育場——“鳥巢”，在建造中未用一根立柱，而是采用了最穩定的三角形結構，互相支撐，造就一座完美的建筑。

繪畫中的幾何學

在歐洲文藝復興時期，繪畫中的“透視法”盛行，而這個畫法就是由幾何學演變而來的。意大利文藝復興時期畫家達·芬奇將透視法運用得爐火純青，他甚至說過：“能欣賞我的作品的人，沒有一個不是數學家。”例如其著名畫作《最后的晚餐》，借助近大遠小的透視現象來表現物體的立體感。透視法是科學與藝術相結合的技法。

動物身體上的“數學題”

蛇永遠是身體彎曲著爬行的，這是誰都知道的常識，但很多人恐怕不知道，蛇是按照弦函數（三角函數的一種）曲線爬行的。蛇靠著肋骨向前移動，使得腹部鱗片翹起與地面摩擦，產生運動的力，但肋骨移動產生的是側向摩擦的力，并不能直接讓蛇向前“走”，而蛇擺出弦函數曲線，就能讓側向摩擦和側向速度相逆，這樣一來身體的每一個受力點都產生向前的力，蛇就能自由地向前行進了。

蛇是按照弦函數（三角函數的一種）曲線爬行的

數學是一門重要學科，不只是教會我們日常生活所用的計算，更重要的是還能讓我們擴大視野，看到更廣闊的世界，通向無限宇宙的盡頭。

時至今日，數學界依然有很多猜想和未解難題，數學家們耗費畢生精力去證明某個猜想的意義在哪里呢？歷史經驗告訴我們，這些猜想是有生命力的，且與其他學科關系緊密。那些未解的難題，不斷激發著數學家的好奇心和創造力，他們通過求證某個猜想，能推動數學、進而推動其他學科，甚至整個科技界的進步。

讓我們一起發現數學之美，銘記先賢的成就，勇攀數學高峰！

（責任編輯 / 高琳 美術編輯 / 周游）