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如何阅读数学科普

2020-03-11田廷彦

教育研究与评论 2020年5期
关键词:套书传记数学家

摘要:科技不仅要创新,也需要普及。结合策划出版“数学和数学家的故事”套书《希尔伯特——数学界的亚历山大》、“古今数学思想”套书、《数学世纪》等数学科普图书的经历,介绍这些书的内容,对数学这门学科以及学习数学的看法与心得,旨在引领读者通过数学科普,理解数学的意义——数学对于一个现代人素养的重要性,以及在人类文明中的地位。

关键词:数学科普数学阅读数学学习

科技不仅要创新,也需要普及,创新和普及同等重要,普及中也包含创新。本文采用一问一答作者在一次活动中与主持人的对话。的方式,来探讨怎样选择阅读数学科普。

一、 读数字故事

问:先看“数学和数学家的故事”这套书。这套书从2015年起,每年都推出新品种,今年出版了第10册。这套书出版后广受读者尤其是中小学师生欢迎。作者是美籍华人数学家李学数,能邀请到他,很不容易吧?能说说其中的故事吗?

答:我说一下做“数学和数学家的故事”这套书的故事。20世纪90年代末,我在一位老师家里见到这套书,是一家内地出版社出版的,共4册。我随手一翻,顿时眼睛一亮,觉得内容很丰富,写法也很新奇,同类书很少能与之相比。我便借回家去看。我进一步了解到,这套书最初是在香港广角镜出版社出版的,共8册,广受好评。内地这家出版社的版本是将前7册合并成4册(当时作者还没写第8册),做得有点粗糙,也算是小小的遗憾吧。

当时,我未曾想到十几年之后还会与此书结缘。原因在于,既然已经有内地出版社捷足先登了,我们也就没机会了。另一个原因是,我读大学数学系的20世纪90年代前期,和鼓吹“学好数理化,走遍天下都不怕”的20世纪80年代有较大差异(那时高考理科录取率是文科的四五倍),数学正处于低谷(当然也不是垫底的学科),班上有三分之一的同学转系,我都怀疑数学系能否办下去。大约1998年开始,数学的情况就好转了,数学系大家抢着读,毕业后出路都很好。但我不可能马上就觉察到,所以我虽毕业于数学系,当时在出版社也没怎么做数学书,而主要负责杂志的编辑。2001年考虑再次引进“古今数学思想”这套书的时候,我也怀疑能印多少套。“古今数学思想”这套书一炮而红之后,我真正意识到数学图书的春天来了。那时我就想,中国香港出版的“数学和数学家的故事”这套书的热卖是在20世纪80年代,而内地这个90年代末的版本没太大的影响力,现在数学受到了重视,作者又多年没有推出新的作品,可否与他取得联系,从而不仅可以将现成的内容重新整理出版,而且如果激发他的创作欲望,还可以扩大规模。于是,我和部门领导策划了这套书,想方设法联系上李学数老师。事后证明,这次合作是相当成功的。

问:作者名字蛮有趣,李学数,学数,数学,学习数学。但他原名叫李信明,他起这个笔名的背后是不是有一段不同寻常的经历?

答:可以这么说吧,他小时候的经历堪称励志,成年后的经历近乎传奇。翻开这套书第一册第一篇,说的就是他自己的故事。李信明小时候也有数学恐惧症,数学成绩一塌糊涂,常常被严厉的老师吓得尿裤子。后来到初中,来了位非常好的数学老师,对学生很有耐心和爱心,他的数学成绩一下子就上去了。他很感慨,原来数学也不像想象的那么难啊,于是信心大增。后来,他不仅到美国当了数学教授,在法国留学期间,还有幸师从格罗滕迪克这位20世纪下半叶最伟大的数学家之一,并且走进了许多大数学家的世界。有了这样的神奇经历,他觉得很有必要为广大读者写一套普及读物,来消除大家对数学的误解和恐惧。他还给自己起了“李学数”這个笔名。

这套书的特点是非常鲜明的。第一是它的权威性。因为李老师本身是数学家,是国际数学家圈子里的人,书中介绍的大部分数学家,李老师都是接触过的,因此书里的很多资料都是一手资料,不像有的同类书是东拼西凑的。第二是它的规模比较大。书中涉及的人物和数学是同类书不能比拟的,目前已经出版了10册,明后年(2021、2022年)还会推出第11册、第12册。李老师说,只要他的身体允许,他会继续写下去。第三是它的读者覆盖面非常广。比如第一册中,“圆周率的故事”小学高年级的学生也可以看,而“哈密顿图”和“旅行货郎问题”就是高中生阅读的。第四是作者的创作热情和责任心。书中字里行间都充溢着李老师对数学的热爱,对普及数学的真诚。

二、 读数学家传记

问:说到数学家,这本《希尔伯特——数学界的亚历山大》专门介绍希尔伯特的生平,是“数学家传记丛书”的第一本。怎么会想到要策划这套“数学家传记丛书”?

答:我注意到,近年来一些西方科学或文化的名人传记图书翻译出版了好多种,如休谟、康德、托克维尔等哲学家的,文艺家、经济学家、物理学家、发明家的都不少,唯独缺少大数学家的。这可能是因为数学家传记基本都是引进版,页码多,出版成本高,估计也不会大卖。但我们把数学普及类图书作为部门的产品线,除了考虑市场因素,也是一种出版情怀吧。因为这些传记对数学爱好者以及科学史家都是很有价值的,所以我们就策划了这套“数学家传记丛书”。我们先推出的是“希尔伯特——数学界的亚历山大”,今后还将出版欧拉和高斯的传记。

希尔伯特是20世纪最伟大的数学家,他所创立的格丁根学派,使当时的格丁根成为世界数学的中心。可惜在20世纪30年代随着希特勒上台,这个学派也就烟消云散了,原因在于学派中很多得力干将是犹太人或犹太人的亲人,他们都逃到美国去了,留下希尔伯特孤零零地在德国去世。所以,这里是有故事可讲的。美国女作家瑞德出身于数学家族,妹妹是世界著名数学家,其他亲戚中也有几位是数学家。大概因为这个原因,瑞德从小耳濡目染,决心为希尔伯特写一本传记。也许依靠妹妹等人的关系,瑞德采访了不少在美国的希尔伯特的学生。虽然得到了支持,但也使那些人心里疑惑重重:一个非数学专业的人能把握那些数学术语吗?然而,瑞德的这部传记最终大获成功,成为数学家传记的经典。引进到中国,也是名家翻译的。

为了写成这本经典的传记,作者花费了十几年时间采访和准备,再加上她本人是名作家,所以,这本传记文字优美,人物刻画饱满,史料丰富,透过希尔伯特的一生,还展现了他那个时代的数学界和其他著名数学家,甚至可当作小说来阅读。

即将出版的是高斯的大部头传记。作者邓宁顿是美国人,高斯的“铁杆粉丝”,也是一个完美主义者。高斯有后人在美国生活,邓宁顿花了数十年时间采访他们、搜集资料,对高斯的家族、婚姻、工作、友谊以及所处时代,甚至借过什么书、开过什么课、得过什么荣誉,都在书中交代得一清二楚。

三、 读数学史

问:说到数学史经典,这套“古今数学思想”当之无愧。一套数学类图书,豆瓣评分达到9.2—9.5,能与《三国演义》《西游记》并列,实属罕见。关于这套书,一定也有故事可讲吧?

答:是的,“古今数学思想”这套书是非常经典的数学史著作。作者莫里斯·克莱因在20世纪70年代初出版了此书,从远古一直写到20世纪30年代。“文革”时期,北京大学的一些教授、院士发现此书英文版后,如获至宝,马上合力翻译出来,当时根本没想到要出版,只是内部学习。“文革”结束后,这套书就在上海科学技术出版社陆续出版了,当时也是大卖,我读高中时就搜集了一套。事实证明,北京大学这些教授、院士的眼光绝对一流,直到现在国外也没出现过超过它的同类书。这套书还是常销书,不断重印,高校甚至重点高中的老师在对学生提到数学史时,都推荐这套书。

克莱因后来也知道了这套书被译成中文,那时中国还未加入版权公约,所以他没有拿到一分钱,但他还是很高兴。在他去世一个月后,中国加入了版权公约。

后来,我们正式买下版权,重新出版了“古今数学思想”这套书。现在的这套书是经过几次修改的,从开本到版式,都按照最新的出版标准。原先的版本不翻译地名、人名,现在全部翻译出来,并修改了一些小错误。这套书第一册具备高中数学程度的学生完全可以读懂,后面两册随着大学教育的加深,也可以逐步读懂。据读者反馈得知,全国一些著名高中,有不少学生读过这套书。用“前无古人、后无来者”来形容“古今数学思想”这套书很是贴切。

问:这本《数学世纪》和“古今数学思想”这套书比起来,感觉单薄了不少。不过,从书名来看,分量却很重,主书名是“数学世纪”,副书名是“过去100年间30个重大问题”。我很好奇:为什么30个重大问题能代表一个数学世纪呢?

答:克莱因之后,再无人尝试用这种类似宏大叙事的风格去写数学史和科学史。克莱因自己也只写到1930年。之后的数学知识爆炸(资料表明:当代数学分18大类,364中类,7000多小类,每年产生几十万个新结果。数学被誉为人类知识体系中最博大精深的学问,想必学界几乎无人有疑义),不仅搜集资料更困难,并且一时半会儿难以评判谁的工作更有价值。事实上,从20世纪开始,各种科学奖项的颁发,就是因为科学研究呈爆炸态势,为了让内行看清楚学科的发展主流。当然,在外界看来那是种荣誉,但这与体育比赛的金牌完全作为一种荣誉还是有所区别的。

按照奖项去写,是一个比较合理的方式。《数学世纪》参考了有着“数学界诺贝尔奖”之称的菲尔兹奖得主等的工作,在某种程度上可以说是“古今数学思想”这套书的续作。《数学世纪》写得很简洁、清晰、明快,翻译也很到位,是目前了解现代和当代数学发展最好的读物之一。

也就是说,读了“古今数学思想”这套书和《数学世纪》,就能全面了解从远古到现在的数学发展史。有人说,要真正理解一门学科,首先要了解它的历史。可见,了解数学史对学习数学有多重要。

四、 读数学专题

问:刚才介绍的都是丛书,现在来看看单本书。这本《数字传奇——你所不知道的那些事儿》,书名很有意思,那数字有哪些传奇呢?

答:《数字传奇——你所不知道的那些事兒》搜集了大量我们熟知的整数的各种不熟知的奇特性质。作者是个有名的数学科普作家。该书用去整整125节的篇幅,可谓不遗余力。它虚构了一个人物(果戈尔博士),通过他的一次旅行引发了各种极其有趣的整数问题。这些问题大多是其他书中未曾见到的,用“叹为观止”来形容是很贴切的。相对而言还有点小名气的问题,书中也有阐述。比如“冰雹数”问题:一个正整数若是偶数,就除以2,若是奇数,就乘3加1,这种操作一定会使任何正整数降至1。这个问题已经有近70年的历史了,当代数学界对它还是毫无办法,该书就详细提到了它的研究进展。而任两个正整数互质的概率和拉马努金的奇妙恒等式,让正整数的组合最后能得到圆周率或自然对数的底,这让人惊叹不已。《数字传奇——你所不知道的那些事儿》中还有些人文的内容,这与刚才讲的“数学和数学家的故事”这套书有点像。比如它搜集了一些数学家的奇闻轶事,也有最奇特的论文标题,等等。

《数字传奇——你所不知道的那些事儿》的翻译者是谈祥柏先生。谈先生是中国最知名的数学科普作家之一,写了3000多篇文章,出版(包括翻译在内)了几十部著作。谈先生精通多国文字,文笔很好,语言幽默风趣。我们在编辑加工的过程中也做了努力,纠正了原书的少量错误。窃以为,这本中译本的质量高于原著。

这本书的读者对象和“数学和数学家的故事”这套书一样,是中小学生以及各年龄段的数学爱好者。它对提高学习数学的兴趣、拓展数学的视野大有帮助。

五、 读数学文化

问:这本《数学文化透视》告诉我们数学与文化之间有什么样的关系?

答:《数学文化透视》是我国学者写的一部极富特色的原创性作品。数学这门学科具有逻辑性、趣味性、应用广泛性、文化性和非时效性(或弱时效性)等特点。逻辑性不用多说,是学校数学提得最多、也最能为大家接受的观念,但学校数学过于强调计算,因此逻辑的训练其实是不够充分的。其他特性多数人就不熟悉了。其实,很多人厌恶数学是因为计算太多、枯燥乏味,而畏惧数学则是因为太抽象。这说明我们的学校教育有待改进:现在是信息时代、人工智能时代,部分计算可以由机器完成,过于强调计算掩盖了数学的实质;而不去讲抽象数学的背景又显得数学远离现实生活。因此,我觉得学数学可以先从趣味性切入。比如,《数字传奇——你所不知道的那些事儿》、“数学和数学家的故事”这套书就是这类充满趣味性的作品。应用的广泛性也不用多提:现在这个时代,数学的重要性不言而喻。非时效性或弱时效性则常常被忽略,即数学不会突然大热,又很快过时而无人问津。因此,一本好的数学书都是能经受时间考验的。

比较值得一提的是数学的文化性,这是著名数学教育家张奠宙先生强调的。《数学文化透视》的作者汪晓勤教授是张先生团队的中坚力量,这个书名也是张先生起的。汪晓勤教授是研究数学史的,这本书内容很充实,没有空洞的字句,而且插图异常丰富,深受广大读者的喜爱,一再重印,还被当作教材。

所谓数学文化,在某种程度上可以认为就是数学同文艺、哲学等密切的关系。数学就是从这样的土壤中生根发芽的。要了解这种关系,阅读汪晓勤教授的这本书是非常合适的。这本书全面考察了数学与音乐、绘画、诗歌、小说、游戏等密切的关系,配有几百幅图,令人大开眼界,爱不释手。

书中,汪晓勤教授还特别提到,数学被很多人误解,他的这本书主要是给远离数学的文科生读的,希望能改变他们对数学的看法。我觉得,数学在今天越来越重要,是现代文明人的基本修养之一。学校教育也要跟进。首先,计算可以部分由机器完成,不该让人脑大量耗费在计算里;其次,要说明数学的文化背景,而不是让一个接着一个抽象概念“横空出世”,让学生觉得难以接受;最后,要说明数学尤其是学校数学是不难的,畏惧数学是毫无道理的。数学学不好,只有一个原因:数学具有前后连贯性,由于不喜欢数学而导致知识脱节,前面的没学好,影响到后面的学习,最后变成恶性循环——也就是说,是基础没打好造成的。

有人可能会问:学校给人的印象是,文科以死记硬背为主,理科多半是枯燥计算,这样的问题为什么就是解决不了?事实上,人类社会在很大程度上要照顾到公平原则,公平和效率往往是矛盾的。谁都知道,过多的死记硬背和计算非常消耗一个人的宝贵时间,难以激发创造力,这无疑是一种浪费。但是,死记硬背和计算也是最能放到考试里去的,因为这在最大程度上体现了公平。如果是考所谓的文化素质,就很难设立标准了。即使是中国诗词大会这类娱乐节目,也是有标准的:没有相当的诗词储备,一问三不知,怎么参加比赛?如果是对诗词的主观理解,又怎么比高低呢?同样,在数学中,我的观点是,用趣味性和文化性完全取代计算也是不现实的,但趣味性可使学生不那么排斥数学,文化性则进一步提升了数学的意义和价值,这都有利于学生减少对数学的误解,甚至也乐意做一些复杂的计算。中小学生都应该读一读这本《数学文化透视》,更早地改变对数学的误解。

六、 读数学思维

问:这本《数学与人类思维》听上去有些“高大上”,是这样的吗?

答:可以这么说吧,《数学与人类思维》也是一本耐人寻味的好书,值得反复咀嚼。原书名直译是“数学家的大脑”,但会引起歧义,以为是一本脑科学的著作(事实上,人们未曾发现数学家的大脑有什么异常之处)。作者是法国著名数学家,研究混沌和动力系统。这本书强调了数学的逻辑性和文化性,甚至还谈到了弗洛伊德。封面特意使用卡丘流形:卡丘流形看上去有点像人的大脑,预示着思维。我还在一次会议上把这本书送到丘成桐大师手上,他面带微笑地接受了。想必,他一眼就看到了封面上的卡丘流形。

七、 读数学画册

问:最后,这本封面色彩鲜艳的《无穷的画廊》感觉是给小孩子看的,小孩子能懂无穷吗?

答:是的,《无穷的画廊》是一位数学家给他年幼孩子的礼物。它用卡通的方式展示了数学家是怎样看待无穷的。自从康托尔的集合论提出,无穷大便可以比较大小——这听上去是不可思议的。《无穷的画廊》就是把有一定深度的数学理论用最趣味的方式表现出来,虽不是很合适低幼,但具备初中数学程度的读者就完全可以看懂。

其实,上面的一番介绍不局限于这些书本身,还有对数学这门学科以及学习数学的看法与心得。数学是人类最伟大的创造之一,它具有多面性,是个人的志趣、国家的意志,也是思辨的艺术、理性的信仰。希望读者通过数学科普,理解数学的意义——数学对于一个现代人素养的重要性,以及在人类文明中的地位。

(田廷彦,上海科学技术出版社数学编辑,科普作家。长期从事科普图书的策划与出版、創作。著有《课堂上听不到的数学传奇》,参与编写《十万个为什么·数学卷》(第六版)等众多科普图书,策划出版《数学和数学家的故事》等科普名著。)

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