導(dǎo)語:數(shù)學(xué)(漢語拼音:shù xué;希臘語:μαθηματικ;英語:Mathematics),源自于古希臘語的μθημα(máthēma),其有學(xué)習(xí)、學(xué)問、科學(xué)之意.古希臘學(xué)者視其為哲學(xué)之起點,“學(xué)問的基礎(chǔ)”.另外,還有個較狹隘且技術(shù)性的意義——“數(shù)學(xué)研究”.即使在其語源內(nèi),其形容詞意義凡與學(xué)習(xí)有關(guān)的,亦會被用來指數(shù)學(xué)的。
數(shù)學(xué)在反法西斯戰(zhàn)爭中的應(yīng)用
一支高智商的反法西斯隊伍
二戰(zhàn)迫使美國政府將數(shù)學(xué)與科學(xué)技術(shù)、軍事目標空前緊密地結(jié)合起來,開辟了美國數(shù)學(xué)發(fā)展的新時代。1941至1945年,政府提供的研究與發(fā)展經(jīng)費占全國同類經(jīng)費總額的比重驟增至86%。美國的“科學(xué)研究和發(fā)展局”(OSRD)于1940年成立了“國家防衛(wèi)科學(xué)委員會(NDRC),為軍方提供科學(xué)服務(wù)。1942年,NDRC又成立了應(yīng)用數(shù)學(xué)組(AMP),它的任務(wù)是幫助解決戰(zhàn)爭中日益增多的數(shù)學(xué)問題。AMP和全美11所著名大學(xué)訂有合同,全美最有才華的數(shù)學(xué)家都投入了遏制法西斯武力的神圣工作。AMP的大量研究涉及“改進設(shè)計以提高設(shè)備的理論精確度”以及“現(xiàn)有設(shè)備的最佳運用”,特別是空戰(zhàn)方面的成果,到戰(zhàn)爭結(jié)束時共完成了200項重大研究。
在紐約州立大學(xué),柯朗和弗里德里希領(lǐng)導(dǎo)的小組研究空氣動力學(xué)、水下爆破和噴氣火箭理論。超音速飛機帶來的激波和聲爆問題,利用“柯朗——弗里德里希—勒維的有限差分發(fā)”求出了這些課題的雙曲型偏微分方程的解。布朗大學(xué)以普拉格為首的應(yīng)用數(shù)學(xué)小組集中研究經(jīng)典動力學(xué)和畸變介質(zhì)力學(xué),以提高軍備的使用壽命。哈佛大學(xué)的G·伯克霍夫為海軍研究水下彈道問題。哥倫比亞大學(xué)重點研究空對空射擊學(xué)。例如,空中發(fā)射炮彈彈道學(xué);偏射理論;追蹤曲線理論;追蹤過程中自己速度的觀測和刻劃;中心火力系統(tǒng)的基本理論;空中發(fā)射裝備測試程序的分析雷達。
普林斯頓大學(xué)和新墨西哥大學(xué)為空軍確定“應(yīng)用B-29飛機的最佳戰(zhàn)術(shù)”。馮·諾伊曼和烏拉姆研究原子彈和計算機。維納和柯爾莫戈洛夫研究火炮自動瞄準儀。由丹澤西為首的運籌學(xué)家發(fā)明了解線性規(guī)劃的單純形算法,使美軍在戰(zhàn)略部署中直接受益。
魅力無窮的完全數(shù)
公元前3世紀時,古希臘數(shù)學(xué)家對數(shù)字情有獨鐘。他們在對數(shù)的因數(shù)分解中,發(fā)現(xiàn)了一些奇妙的性質(zhì),如有的數(shù)的真因數(shù)之和彼此相等,于是誕生了親和數(shù);而有的真因數(shù)之和居然等于自身,于是發(fā)現(xiàn)了完全數(shù)。6是人們最先認識的完全數(shù)。
完全數(shù)的發(fā)現(xiàn)
研究數(shù)字的先師畢達哥拉斯發(fā)現(xiàn)6的真因數(shù)1、2、3之和還等于6,他十分感興趣地說:“6象征著完滿的婚姻以及健康和美麗,因為它的部分是完整的,并且其和等于自身。”
古希臘哲學(xué)家柏拉圖在他的《共和國》一書中提出了完全數(shù)的概念。
約公元前300年,幾何大師歐幾里得在他的巨著《幾何原本》第九章最后一個命題首次給出了尋找完全數(shù)的方法,被譽為歐幾里得定理:“如果2n-1是一個素數(shù),那么自然數(shù)2n-1一定是一個完全數(shù)。”并給出了證明。
公元1世紀,畢達哥拉斯學(xué)派成員、古希臘著名數(shù)學(xué)家尼可馬修斯在他的數(shù)論專著《算術(shù)入門》一書中,正確地給出了6、28、496、8128這四個完全數(shù),并且通俗地復(fù)述了歐幾里得尋找完全數(shù)的定理及其證明。他還將自然數(shù)劃分為三類:富裕數(shù)、不足數(shù)和完全數(shù),其意義分別是小于、大于和等于所有真因數(shù)之和。