“宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之變,生物之謎,日用之繁,無處不用數學。”
——華羅庚
從小學到大學,對大多數人來說,數學是學習最多的一門課程。在整個學生生涯中,數學不知成了多少學子不能承受的生命之重。
學了這麼多年的數學,有沒有人真正思考過,我們為什麼要學數學?
01、數學這門學科到底有多牛?
近日,四部門聯合印發《關於加強數學科學研究工作方案》,再次確立數學地位。
《方案》指出,數學實力往往影響著國家實力,幾乎所有的重大發現都與數學的發展與進步相關,數學已成為航空航天、國防安全、生物醫藥、信息、能源、海洋、人工智能、先進製造等領域不可或缺的重要支撐。
從《方案》透露的信息來看,數學的力量可以從外太空到地球村,不僅讓個人受益,在國家的各個領域也起到推動作用!
前幾日,華為總裁任正非接受采訪,最受熱議的是他對基礎教育的關注,而基礎教育中,他尤其強調數學的重要性。
他表示,華為在全世界有20多個研究中心,在職的數學家有700多位,物理學家800多位,化學家120多位。
就連目前的5G標準,也是20多年前土耳其一名教授在寫了一篇數學論文時發現的。
同時他提到,華為在俄羅斯和法國這兩個傳統數學強國建立了數學研究所。“這30年,真正的突破是數學,手機、係統設備是以數學為中心。”
不光如此,雖然諾貝爾獎未設置數學獎項,但物理獎、化學獎、醫學獎、文學獎、和平獎、經濟學獎獲得者,都出現過數學家的姓名。
數學幾乎滲透到了每一個領域,推動著時代的發展。
02、我們為什麼要學數學?
雖然數學很牛,但現實是,數學在社會中其實處於尷尬地位,在直觀感受下,多數人認為數學並不能在日常用途中發揮作用,比如買菜、找零等都用不到所學的幾何、函數等知識。既然用不到,為什麼要學?
甚至在2013年,網上出現了“數學無用論”、“數學滾出高考”等言論,轟動行業各界,更可怕的是支持此言論的網友達7成之多…
對於國內盛行的“數學無用論”,曾獲得數學界“諾貝爾獎”——菲爾茲獎的丘成桐老教授嚴詞反對:
“完全不懂數學,才會有‘數學無用’的說法。所有的應用科學都從純科學而來,沒有哪一項數學成就是在10年之後無用處的。”
要說學習數學真正的意圖,並不是掌握如何套用公式、找出規律,然後取得高分,一路走向人生巔峰。而是在學習它的過程中,對思維方式的啟發。
丘成桐教授提過:“平麵幾何的學習是我個人數學生涯的開始。它提供了在中學期間唯一的邏輯訓練,是每一個年輕人所必需的知識。……將來無論你是做科學家,是做政治家,還是做一個成功的商人,都需要有係統的邏輯訓練,我希望我們中學把這種邏輯訓練繼續下去。中國科學的發展都與這個有關。”
除了對思維方式的訓練,在藝術領域,數學也發揮著重要作用。
前幾日,一位美術老師用圓規畫鋼鐵俠的視頻走紅,驚呆網友。
在采訪中,這位老師說畫這幅畫,主要難度是圓規半徑的控製。
細想一下,數學在美術的很多範疇也都有所應用,形數的和諧會給美術作品帶來生命和美感,而形和數正是數學研究的對象。
03、中國的數學到底強不強?
一直以來,在各種輿論中,數學是很多中國學生引以為傲的一門科目,#中國九九乘法表震驚英國#、#中國學生口算出72÷3答案,英國老師懵了!#、#英國引進中國數學教材#、“中國式找零”等熱門話題曾不斷刷屏網絡。
除了這些,在數學競賽中,中國學生的表現也十分亮眼,比如備受關注的國際數學奧林匹克競賽(以下簡稱“IMO”),中國自1985年參賽至2015年,19次奪冠。雖然冠軍寶座在2015年丟了,直至今年第六十屆IMO大賽,中國才再登冠軍寶座,但在未奪冠的四年裏,中國的位置從未跌出過前3。
以上數據可以看出,中國從1985年參賽至今,已獨占18次冠軍寶座,還有兩次是同俄羅斯、美國並列第一。數量之多一眼便知。
在IMO冠軍行列頻頻出現的中國,數學研究能力怎麼樣?
1、軟科世界一流學科數學學科排名
在軟科發布的2019世界一流學科數學學科排名中,上榜的500所世界高校,排名前10的被英法美三個國家占據,其中將中國數學引進基礎教育教學體係的英國,在前10名高校中占據了3所,比法國還多1所。
而中國數學學科頂尖的北京大學,在本次世界排名中僅位列44。進入全球百強的中國內地高校除北大外,僅有5所:複旦大學、清華大學、中國科學技術大學、南開大學和上海交通大學;中國香港有2所:香港城市大學、香港中文大學。
2、中國本土未產生“菲爾茲獎”得主
“菲爾茲獎”被譽為數學界的“諾貝爾獎”,代表了一個國家的數學科研水平。
1936年首次頒發,每四年頒獎一次。截止2018年,世界上共有60位數學家得過“菲爾茲獎”。
中國僅有丘成桐和陶哲軒兩位華裔數學家摘得過此獎,本土未產生得主。
該獎授予40歲以下在數學上做出傑出貢獻的學者,四年頒發一次,每次2至4人;而奧數金牌得主通常在18歲以下,兩者的年齡差別大概在20歲左右。
從相關數據分析來看,菲爾茲獎與20年前左右的IMO成績具有非常高的相關性:從1990年開始算起,每屆菲爾茲獎獲獎者中至少有一位是20年前左右的IMO獲獎者。
有分析稱,雖然中國隊在IMO總分表現優異,但是在個人賽中,2000年才有選手獲得頭名,照“20年”規律推算,中國拿菲爾茲或許還需要一段時間的等待。
3、中國知名數學家
雖未獲得過“菲爾茲獎”,但中國數學家在國際上也做出過不少貢獻:
上麵的這些數學家您都了解嗎?您還知道哪些知名數學家?看完這些,您覺得中國的數學強還是不強?
參考資料:
《關於加強數學科學研究工作方案》
任正非2019央視麵對麵訪談
https://www.nobelprize.org/prizes/facts/nobel-prize-facts
http://www.imo-official.org
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