数学家是怎么学中学数学的
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2020-11-13 06:48
如果只是因为喜欢因为兴趣而去学习一门课程,会是个什么样子,就像谷超豪这位大数学家那样?
谷超豪(1926.5.15—2012.6.24),著名数学家,在被誉为“金三角”的微分几何、偏微分方程和数学物理三个领域都曾做出卓越贡献,特别是其创立的复旦大学偏微分方程学派具有国际知名度。
一起读读他与中学数学的故事。
小编乱入
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“在我的生活里,数学是和诗一样让我喜欢的东西。诗可以用简单而具体的语言表达非常复杂、深刻的东西,数学也是这样。”
——谷超豪
中学时代,我开始对数学有了浓厚的兴趣。
记得在初中一年级的时候,老师在课堂上问大家:四边都是一寸的图形的面积,是否可以说是一个平方寸呢?同学们都说是的。可是,我想到:用四根火柴可以拼成一个正方形,也可以拼成一个很扁很扁的菱形,而后者的面积却是很小很小的。因而,便大胆地站起来表示了自己的意见,并在老师的帮助下说服了班上的同学。这个问题的思考使我初步体会到数学真是一门精确而有趣的学问。象面积这一个看起来很简单的概念,里面也有许多讲究,不仔细去想它就要弄错,而想清楚以后,却是十分有趣的。从这时开始,我非常重视数学课的习题,每天的习题都要在当天完成,对一些较难的题目?也总是坚持独立思考,当做完一道难题时,自己就会感到十分轻松偷快,兴趣也就渐渐地增加起来了。
开始对数学有了一些兴趣之后,就想把它学得更好一些,在上课时我总是非常用心地听讲,要求应己在课堂上就能理解老师所讲解的每一个细节,再加上及时地独立地做习题,我就能比较好地掌握各门数学课的内容了。因此也就能够了解它的妙处。比如说,在小学里感到算术中的四则应用题很难,每列一个式子都要花很多脑筋,还要讲很多道理,学了代数的方法以后,这些问题就迎刃而解了。又比如说,一个二元联立的线性方程组的是否有解和平面上两根直线是否相交,看起来完全是两回事,但是应用了坐标的方法就会发现它们之间本质上的联系。这些内容对我都很有吸引力。老师在课堂上有时也介绍一些更新鲜的知识。—位老师曾说,平行线可以看成在无限远处相交的直线,幷以太阳光线和平行线非常接近来说明它,我当时虽然还不能完全懂得这句话的意思,但考察了太阳光线的几何性质后,也的确很心服这句话。因此想到:数学读下去也一定还有许多很有意思的东西。兴趣就此更浓了。
在学物理和化学时,我发现,这些课程离不了数学,要很好地弄清楚一个物理上或化学中的问题,例如一个机械可以省多少力?气体在容器中加热后压力如何变化?合成一吨硝酸需要多少氮气?这些都要借助数学来解决。对这些功课,我也是认真学习的。我觉得,它们告诉我许多普遍适用的规律,不但能把我们周围的自然现象说明得很好,而且还能尽量地利用数学工具进行很准确的计算,这样也使我初步看到数学对认识自然和改造自然的重要性,学起来就更有劲了。
我也喜欢在课外阅读一些通俗科学的读物,思索一些问题,这时我开始意识到,有些数学问题如果只凭想象,不进行精确的计算或合理的论证,就很难得出正确的结论。例如,把一张纸一次一次地折叠起来,每次加厚一倍,折了一百次,它到底有多厚?运用了对数之后,估计出它的厚度竟是一个大得惊人的数字。又如,在地球的赤道周围围上一根线,它比赤道只长一米,并和赤道组成一个同心圆,凭想象,地球这样大,这根线似乎要和赤道贴在一处,中间几乎没有什么空隙了,但经计算后却可知道:地面上一个直径为十五厘米的大皮球,完全可以在这根线的下面滚过去。这些问题的思索,使我深深感到数学绝不是枯燥的,只要我们愿意作深入的思考,肯细致踏实地去作理论分析,进行推理和计算,那就会发现它里面蕴藏着许多惊人的奥秘。
在高中阶段,课程中正规的训练使我的能力有所提高,在课外,我开始阅读一本介绍微积分大意的通俗读物,这本书更使我感到数学的力量。比如说,有这样一个问题:一列火车从车站开出,越开越快,大家都说它的速度在变化,但对变速运功的物体,什么是它在某一个时间的精确的速度呢?我以前根本没有想过这个问题,书上提出这个问题后,我也确实感到这里有一个不大容易想清楚的东西,我反复地读这本书,读了又想,想不通再读,终于开始了解了一些微积分的最初步的思想。我知道,要硏究一个量如何变化,要硏究变化中的量的积累过程,还有一个非常有效的数学工具——微积分。又知道,要硏究事物的运动,有时还要用到更复杂的数学,例如要计算清楚地球绕太阳转动的轨道,就得用到微分方程。这样,我就越来越渴求能够获得高等数学的知识,终于我选择了数学作为自己终生努力的一门学问。