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数字与美育

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在你聆听优美乐曲的时候,是奇妙的数字组合给你带来了神奇的“美妙”享受 ;在你漫步文学殿堂、品味诗词佳句的时候,是神奇的数字组合,让你频频颔首,暗暗称奇;同样,在你畅游数学的大海的时候,又是数字“美”的神韵 ,让你如痴如醉,叹为观止。普络克拉斯说:“哪里有数 ,哪里就有美”。数字中美学趣味俯拾皆是,随处可见。下面是数字中的美学趣味的几种表现,总结出来,以飨读者。

一、数字的和谐美

古希腊格言说:“数统治着宇宙”。毕达哥拉斯也说:“凡物皆数”。毕达哥拉斯的名言:“美是数的和谐”。法国卓越数学家庞加莱说:“到底是什么使人们感到一个解法、一个证明美呢?那就是各部分的和谐、恰到好处的统一、平衡”。如 是欧拉创造的堪称“美的典范”的公式,这个公式中联系着五个数学中有决定意义的元素,e、i、 、1、0,恩格斯在《自然辩证法》中专门作了详细而又深刻的论述。指出“0”是区分有无、划分正负的数,“1”是自然数的基数,它能把一切对数系统分成两部分,“i”的产生使数学更完美统一,体现了的价值和美妙,e和 更是近代数学中不可缺少的重要常数。欧拉把这五大元素巧妙地组合起来,和谐统一于一个公式当中,怎能不给人神奇美妙的愉悦体验呢?爱因斯坦一生追求宇宙的统一与和谐,它用简单的表达E=mc2揭示了自然界中质能关系,这不能不说是一个充满美学意味的神奇组合。 也是简中孕繁,“1”中寓万的美学创造。音乐之所以美妙,因为它是“1、2、3、4、5、6、7”等数字的神奇组合,爱因斯坦说的好“只有音乐堪与数学媲美”。也难怪恩格斯把傅里叶的级数称为“诗”,把微积分誉为无限的“交响乐”。

和谐的数字组合在数学中不胜枚举。众所周知的

(约0.618)被艺术家达芬奇誉为“黄金数”,被开普勒赞为几何学中的两大瑰宝之一。因为它在生活中无处不在,匀称的人体,肚脐是身高的黄金分割点,鼻孔是脸长的黄金分割点,膝盖是肚脐至脚底的黄金分割点,咽喉是肚脐至头顶的黄金分割点。外鼻正面、侧面都成黄金三角形。腰围与胸围、臀围的理想比例接近于黄金比。断臂维纳斯、雅典娜女神、“海姑娘”阿曼达,被称为“美神”是因为她们身体结构各种比例都接近0.618,与“黄金数”比例神奇一致。还有古雅典巴务龙神殿,当今世界最高建筑之一的加拿大多伦多电视塔,法国埃菲尔铁塔等都是黄金比的典范。另外,电视屏幕、写字台面、书籍、门窗等短边与长边之比也都恪守0.618。“黄金数”使我们生活中处处充满了和谐美的神奇。

二、数字的奇异之美

让我们来欣赏几组奇妙的数字组合吧!

1・9+2=11

12・9+3=111

123・9+4=1111

1234・9+5=11111

……

12345678・9+10=1111111111,真是奇妙无比。

再如:111・111=12321

1111・1111=1234321

11111・11111=123454321

……

111111111・111111111=12345678987654321,真是神奇无穷,令人叫绝。

还有: ・ =2592

这种等式本无规律可言,可这一“歪打正着”的结论,让

人为之一震。分数 如果不合理地分别划去各

分数子、分母中6、6、9、9,结果相当于约分结果,这种运算谬误所得出来的结论叫人惊喜不已。再如杨辉三角与二项式定理的有机结合也是奇异的杰作。

总之,数字组合的奇异例子数不胜数,其玄妙令人惊叹,这种神奇的美会给你不知疲倦的探知神奇数学世界的力量,使神秘、严肃、程式化的数学充满无穷的生命力。

三、数字的创新之美

数的扩充从自然数、有理数、无理数到复数,经历了无数次坎坷,范围大了,作用也更大了。但我们不能忘记在这个创新过程中的艰辛和悲壮。古希腊毕达哥拉斯的大弟子希帕索发现了不可公度线段的存在,即 的存在。然而这一发现动摇了其导师缔造的数学王国的基础,希帕索冒死将这一伟大的发现“泄密”了。他被开除毕氏学派并被抛进大海。然而他的坚持给数字的扩充开辟了一条光明大道。在这个探索过程中,开拓者大无畏的奉献精神和自我牺牲勇气,是何等的悲壮啊!在这个艰辛的探索过程中,数学家们奉献给人类的是珍珠般神奇美丽的数字组合,更是用生命谱写的崇高英雄史诗。

举世瞩目的“哥德巴哈猜想”,号称“王冠上一颗璀璨的明珠”,引领着陈景润等大批中外杰出数学家毕生奋斗。圆周率的推导也是数字创新的典型,倾注了祖冲之等中外历代数学家的全部心血。这些都不仅仅是数的创新,更是一个开拓的过程,这个过程中需要不断创新理论,思路、方法、技巧随之更新。一个奇思妙想、一个似乎不合情理又不可思议的念头都可能开辟一片新的数学天地。在创新的过程中让你享受美的愉悦。在这个过程中,能让你领略到既在情理之中又出乎意料之外的“惊讶美”、推理过程中先是“山穷水尽疑无路”后是“柳暗花明又一村”的“机智美”、应用当中“踏破铁鞋无觅处,得来全不费工夫”的“方便美”。

四、数字在语言中的艺术美

数字本身就具有深刻的美的内涵,如果和一些美好事物联系起来更是引人入胜。如:一帆风顺,二度梅开,三阳开泰,四季发财。又如:一位学生教师节给其恩师的祝词是“一支粉笔,两袖清风,三尺讲台,四季辛劳,五德兼备,六艺精通,品追七贤,桃李八方,久享盛誉,十分清贫,千秋功业,万世师表”。用一组简单的数字评价了其恩师的德与才,读来妙趣横生。

数字与文学语言的结合更是充满诗情画意。如:“一片冰心在玉壶”(王昌龄)、“两朝开济老臣心”(杜甫),“三山半落青天外”(李白)、“四边伐鼓雪海涌”(岑参)。再如:“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”,借助数字使诗句产生了奇妙的夸张效果;杜甫的“两个黄鹂鸣翠柳,一行白鹭上青天。窗含西岭千秋雪,门泊东吴万里船”,数字运用扩展了诗句的时空境界;柳宗元的“千山鸟飞绝,万径人踪灭”,数字运用使诗句的联想空间无穷增大;岳飞的“三十功名尘与土,八千里路云和月”,陆游的“三万里河东入海,五千仞岳上摩天”。都是借助数字来抒发了满怀的豪情。这不能不说是数字在文学在中展示了出神入化的效果。

广为传颂的《秀才进京赶考》是说明朝有位穷书生历尽千辛万苦赶到京城应试,由于交通不便,赶到时试期已过。经过苦苦哀求,主考官让他先从一到十,再从十到一作一副对联。书生参照自己的经历一气呵成。“一叶孤舟,坐着二三个骚客,启用四桨五帆,经过六滩七湾,历尽八颠九簸,可叹十分来迟。十年寒窗,进了九八家书院,抛却七情六欲,苦读五经四书,考了三番二次,今天一定要中”。主考官一看拍案叫绝,排其榜首。

再看《文君复书》讲的是司马相如辞别妻子进京赶考,终于官拜中郎将,从此声色犬马、纸醉金迷,处心积虑想休妻。一转眼五六年过去了,整天暗自落泪的卓文君突然接到一封信,差官吩咐卓文君立即回书。她又惊又喜地拆开一看,寥寥数语,“一,二,三,四,五,六,七,八,九,十,百,千,万”。卓文君一下明白了丈夫已有弃她之意,于是回信到:“一别以后,二地相悬,只说三四个月,又谁知五年六年,七弦琴无心弹,八行书无可传,九连环又从中折断,十里长亭望眼欲穿,百思想,千思虑,万般无奈把郎怨。万语千言说不完,百无聊赖十依栏,重九登高看孤雁,八月中秋月圆人不圆,七月半烧香秉烛问青天,六月天人人摇扇我心寒,五月石榴火红偏遭阵雨浇花端,四月枇杷未黄我欲对镜心意乱,急匆匆,三月桃花随水转,飘零零,二月风筝线儿断。噫!郎呀郎,巴不得下一辈子你为女来我为男”。司马相如读后十分羞愧,用高车驷马亲自接走才华出众、多情多义的”糟糠“之妻,过上了幸福美满的生活。把数字用活,体现了别具一格的神韵美。

总之,数字世界是一座远远超越了我们想象的华丽宫殿。它是充满美学趣味的科学,其魅力是诱人的,力量是巨大的,思想是神奇的。我们不仅要以赞叹的目光远眺她,还要以欣赏的眼光去揭开她神秘的面纱,走进其美妙的世界。苏霍姆林斯基说“没有审美教育就没有任何教育”。作为一名数学教师,数字是我们的生命,我们要利用数字的美育功能净化学生的心灵,美化我们的生活。

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收稿日期:2014-03-13