初中數(shù)學(xué)“美”淺談

莫婷

（河北省廊坊市霸州市第十九中學(xué)，河北 廊坊 065700）

作為科學(xué)語言的數(shù)學(xué)，具有一般語言文學(xué)與藝術(shù)所共有的美的特點，這就是數(shù)學(xué)在其內(nèi)容結(jié)構(gòu)與方法上都具有的某種美。但數(shù)學(xué)美又有自身的獨特含義。什么是數(shù)學(xué)美呢？從美學(xué)與數(shù)學(xué)角度進(jìn)行總結(jié)，數(shù)學(xué)美是數(shù)學(xué)科學(xué)本質(zhì)力量的感性與理性的顯現(xiàn)，是一種人的本質(zhì)力量通過宜人的數(shù)學(xué)思維結(jié)構(gòu)的呈現(xiàn)。數(shù)學(xué)美，它是一種真實的美，數(shù)學(xué)美既有第一性美的特征，更具有第二性美的特征。數(shù)學(xué)美不僅是表現(xiàn)的形式美，而且是內(nèi)容美與嚴(yán)謹(jǐn)美；不僅是具體的公式，定理美，而且是結(jié)構(gòu)美與整體美；不僅是語言精巧美，而且是方法美與思路美；不僅是邏輯抽象美，而且是創(chuàng)造美與應(yīng)用美。

一、自然美

劉勰《文心雕龍》以為文章之可貴，在尚自然。文章是反映生活的一面鏡子，脫離生活的文學(xué)是空洞的，沒有任何用處。數(shù)學(xué)也是這樣。數(shù)學(xué)存在的意義，在于理性地揭示自然界的一些現(xiàn)象規(guī)律，幫助人們認(rèn)識自然，改造自然?？梢赃@樣說，數(shù)學(xué)是取諸生活而用諸生活的。數(shù)學(xué)最早的起源，大概來自古代人們的結(jié)繩記事，一個一個的繩扣，把數(shù)學(xué)的根和生活從一開始就牢牢地系在了一起。后來出現(xiàn)的記數(shù)法，是牲畜養(yǎng)殖或商品買賣的需要，古代的幾何學(xué)產(chǎn)生，是為了丈量土地。中國古代的眾多數(shù)學(xué)著作（如：《九章算術(shù)》）中，幾乎全是對于某個具體問題的探究和推廣。在中國，數(shù)學(xué)源于生活，在外國，歷代數(shù)學(xué)家也都宗法自然。阿基米德的數(shù)學(xué)成果，都用于當(dāng)時的軍事、建筑、工程等眾多科學(xué)領(lǐng)域，牛頓見物象而思數(shù)學(xué)之所出，即有微積分的創(chuàng)作。費爾瑪和尤拉對變分法的開創(chuàng)性發(fā)明也是由探索自然界的現(xiàn)象而引起的。

二、簡潔美

世事再紛繁，加減乘除算盡； 宇宙雖廣大，點線面體包完。這首詩，用字不多，卻到位地概括出了數(shù)學(xué)的簡潔明了，微言大義。數(shù)學(xué)和詩歌一樣，有著獨特的簡潔美。詩歌的簡潔，眾所周知——著寥寥幾字，卻為讀者創(chuàng)造出了廣闊的想象空間，這大概正是詩歌的魅力所在。美國著名心理學(xué)家L?布隆菲爾德（L.Bloonfield）說：“數(shù)學(xué)是語言所能達(dá)到的最高境界。”如果說，詩歌的簡潔，是寫意的，是欲言還休的，是中國水墨畫中的留白，那么數(shù)學(xué)語言的微言大義，則是寫實的，是簡潔精確、抽象規(guī)范的，是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度的體現(xiàn)。數(shù)學(xué)的簡潔，不僅使人們更快、更準(zhǔn)確地把握理論的精髓，促進(jìn)自身學(xué)科的發(fā)展，也使數(shù)學(xué)學(xué)科具有了很強(qiáng)的通用性。目前，數(shù)學(xué)作為自然科學(xué)的語言和工具，已經(jīng)成了所有科學(xué)——包括社會科學(xué)在內(nèi)的語言和工具。

三、懸念美

文學(xué)中的小說以設(shè)置懸念見長，在開頭先拋出一個引人入勝的畫面、出人意表的事件、叫人揪心的矛盾、令人關(guān)注的懸念、發(fā)人深省的問題，然后一步步去描寫、講述、展開、解答、思考；或者在最后留下一個無結(jié)局、無論斷、無答案、無終點的結(jié)尾，讓讀者自己去想象、去求證、去追問、去體驗。照米蘭?昆德拉的說法：小說家的才智就是把一切肯定變成疑問，教讀者把世界當(dāng)成問題來理解。這種現(xiàn)象，在數(shù)學(xué)中絕非少見。許多數(shù)學(xué)問題都是從一個看不出任何端倪的方程式開始，運用各種方法，一步步求解，最終得出一個清楚明白的結(jié)論。而數(shù)學(xué)的樂趣，在于人們抱著探求事實真相的態(tài)度，滿懷好奇的求解過程和最終真相大白時的快感。這一點，和人們讀懸疑小說所產(chǎn)生的感覺是相似的，難怪有人說，世界本身就是個未知數(shù)，而文學(xué)本身就是探索世界之謎的方程式。

四、邏輯美

數(shù)學(xué)和文學(xué)作品不但同樣講究嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬚撟C，還同樣遵從由局部結(jié)構(gòu)發(fā)展到大范圍結(jié)構(gòu)的發(fā)展規(guī)律。同文學(xué)極為相似的是，從局部結(jié)構(gòu)發(fā)展到大范圍結(jié)構(gòu)也是近代數(shù)學(xué)發(fā)展的過程。文學(xué)的局部到大范圍，往往通過比興的手法來處理：即對事物有不同的感受，同一事或同一物可以產(chǎn)生不同的吟詠。對事物有不同的感受后，往往通過比興的方法另有所指，例如“美人”有多重意思，除了指美麗的女子外，也可以指君主。屈原《九章》：“結(jié)微情以陳詞兮，矯以遺夫美人?！币部梢灾钙返旅篮玫娜?，《詩經(jīng)?邶風(fēng)》：“云誰之思，西方美人?！碧K軾《赤壁賦》：“望美人兮天一方?！倍鴰缀螌W(xué)和數(shù)論都有這一段歷史，代數(shù)幾何學(xué)家在研究奇異點時通過爆炸的手段，有如將整個世界濃縮在一點。微分幾何和廣義相對論所見到的奇異點比代數(shù)流形復(fù)雜，但是也希望從局部開始，逐漸了解整體結(jié)構(gòu)。數(shù)論專家研究局部結(jié)構(gòu)時則通過素數(shù)的模方法，將算術(shù)流形變成有限域上的幾何，然后和大范圍的算術(shù)幾何對比，得出豐富的結(jié)果。此外，數(shù)學(xué)家對某些重要的定理，也會提出很多不同的證明。例如勾股定理的不同證明有10個以上，等周不等式亦有五六個證明，高斯則給出數(shù)論對偶定律6個不同的看法。不同的證明讓我們以不同的角度去理解同一個事實，往往引導(dǎo)出數(shù)學(xué)上不同的發(fā)展。這也可算是局部到大范圍的一個例子。

總之，數(shù)學(xué)并不像有些人認(rèn)為的那般枯燥乏味，它不是長篇的定理公式的累積，而是一種美的學(xué)科。在中國書香四溢的文學(xué)背景下，數(shù)學(xué)也閃爍著不一樣的光輝。