数学之魅

钟萍

1.0 引入问题1

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欧式几何

非欧几何

虚数虚无缥缈吗?

引入问题2

3.0 虚数虚无缥缈吗?

虚数诞生后象一个怪胎,受到人们的怀疑和冷遇。如牛顿就认为复数没有意义。他说:“正是方程的根常出现不可能的情况,才不致使不可能解的问题显得象是可解的样子。”德国数学家莱布尼兹曾把虚数称为:“(虚数)是美妙的不可思议的神灵的避难所。”到了十八世纪在17年时伟大的瑞士数学家欧拉虽然已经多次应用复数,但他认为“虚数纯属虚幻。”直到1831年高斯详细说明了复数的几何意义,建立了复平面,用复平面内的点来表示复数并用i来表示虚数单位,建立起复数系,为复数争得了合法地位,这才结束了近三百年的争论。

虚数

3.2 数学之用

4.0 应用数学与纯粹数学

这么多有用处的数学,表面上看都属于应用数学,然而,纯粹数学与应用数学的关系如同一座冰山,浮在水面上的是应用数学,而埋在水下的是纯粹数学。没有埋于水下的深厚积累,这些“应用”是建立不起来的。数学是一个有机的整体,许多深刻的纯粹数学理论把看似毫不相关的概念和结论链接了起来,为研究现实世界中的问题提供强有力的思想和方法。无数事例证明:许多当时看不到有任何应用前景的纯粹数学理论,后来在现实世界应用中发挥了巨大作用。

4.1 复变函数论

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近代数学家冯.诺依曼喜欢讲这样一个故事,他说在十九世纪初应用数学上急需解决的问题是如何避免航海事故,因为当时航海事故导致的人命财物损失的数字惊人,很多人尝试使用各式各样的办法,效果都不大。然而当时数学家埋首研究的一门理论,却为日后成功地解决这个问题帮了大忙,这门理论就是复变函数论,它的应用之一就是通讯理论,尤其在雷达探测和无线电通讯这两方面,大大减少了航海事故导致的损失。

应用数学与纯粹数学

6.0 数学与信息技术

任正非2012年就明确表示: 随着逐步逼近香农定理、摩尔定律的极限,而对大流量、低时延的理论还未创造出来,我认为用物理方法来解决问题已趋近饱和,要重视数学方法的突起。华为先后在俄罗斯和法国成立数学研究所,华为常务董事、战略Marketing总裁徐文伟表示,“数学是开启一切的工具,各种各样的编码译码都是数学,华为要研发出新的通讯协议,夺取世界第一的通讯业交椅,势必要提高数学能力,通讯中复杂的计算和配对,需要很牛的数学专业人员才行。他们甚至提出将宗教玄学纳入模糊数学领域进行研究,以服务于大数据和人工智能。

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7.0 数学与科技武器

在现代化战争中,数学的作用更为突出。在武器方面有核武器、远程巡航导弹等先进武器的较量。在信息方面有保密、解密、干扰、反干扰的较量。对策方面有战略、策略、武器配制等方面的较量。每一项都和数学有紧密的关系。没有基础数学的理论积累,现在绝大部分高科技武器都不可能出现。IMG_20181226_204534.jpg

8.0 3

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在人工智能时代,数学的地位无可取代。人工智能(AI)实际上是将数学,算法,工程紧密结合的一块领域。现阶段AI涉及的算法更多的是在数学的理论体系之中(如数学逻辑,概率论,统计学)。电子信息技术的发展,归功于数学理论的革新,也依托于计算机硬件技术的发展。

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9.0 数学与科技革命

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数学差不多在历次科技革命中,都起过先导和支柱的作用。


10.0 数学与未来

数学引领了计算机时代的到来,古老的数论已经以惊人的速度在现代社会中找到了它的位置而大显身手。基于大素数理论原理的加密、解密和数字签名算法已经成为电子安全不可缺少的部分,我们每天上网和进行电子交易的时候,全靠它的保护才使得黑客无法顺利地窃听你的隐私信息。

到今天为止,数论领域里已经有许多著名的难题被解开,比如四色问题,费马达定理;也有比如哥德巴赫猜想,至今悬而未决,天知道,这些理论和思路,是不是也会在未来给某个科技领域的发展打开通道,打造出一片全新的天地来。

下一次科技革命将以人类三种新的“生存形式”为重要标志,即网络人(生活在网络空间的虚拟人)、仿生人(高仿真智能人)和再生人(具有自然人特征的“复制人”)。预计这次科技革命大约将在2020-2050年到来。因此有理由相信:数学必将成为下一次科技革命最重要的推动力之一。我们要以早日实现中国梦的强烈责任感和紧迫感,加速建设数学强国,为在下次科技革命中赢得主动、抢占先机,奠定坚实基础,提供强大动力!


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数学之魅

数学史融入数学与科技的讲座课中,凸显数学的文化内涵,陈述数学的应用价值与意义。

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