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【科学讲座】王友德:学算漫谈

11月17日晚上七点,太阳集团tcy8722大学(简称国科大)迎来了新一期科学前沿讲座。本次讲座的主讲人是中科院数学与系统科学研究院的王友德研究员。他以“学算漫谈”为主题,纵横今昔,以诗意与哲理向同学们介绍了数学分析背后的思想。

王友德老师从中国古代有关数的思考谈起。木火土金水五行和十个数字的对应,蕴含了古人对自然现象的深邃体悟。例如水,王老师提到,老子所云“上善若水”,即水的无所不入、处柔而强的品性,大可从拓扑学的角度认识。水中之鱼如形中之空洞,拓扑变形和拓扑研究中随形性在“水”这一事物上有极好的体现。接着,王老师又介绍了河图洛书九宫格的神奇——行列式等于360、帝王九五之尊与井田分地……同学们听得很投入,深感玄妙而会心叹服。

讲到这里,王老师特地提到人类思想史上的“绝顶聪明人”莱布尼兹。莱布尼兹除了精通力学、机械、哲学、神学,并独立创立了微积分外,还对中国古代的算术思想有极大的兴趣。他精通易学,甚至还尝试给康熙皇帝写信。可惜中国古人没有建立严密的分析理论,而以莱布尼兹和牛顿为代表的西方先哲以逻辑理性的精神,不断深化微积分的思想,开创了丰富而深刻的分析理论。

之后,王老师便深入浅出地为同学们梳理分析理论的发展进路。人们对函数的认识过程是:多项式——级数——解析函数——无穷连续函数——一般光滑函数——连续函数——黎曼可积函数——勒贝格可积函数……从笛卡尔在晨思夜梦中创立的解析几何,到牛顿、莱布尼兹确立微积分理论,再经欧拉、黎曼、柯西、维尔斯特拉斯、勒贝格等大师的完善深化,微积分的历程是荡气回肠的人类探索史。现代数学所研究的复流形、实解析光滑流形,探索素数的解析数论等方法,都是从这些理论中走出来的。

在分析的发展史中,最关键的是牛顿、莱布尼兹的工作。牛顿、莱布尼茨建立微积分理论,究竟是受了什么启发?王老师以诗词类比,古人云“汝果欲学诗,功夫在诗外”,知其然,并知其所以然,才能进而做创造性的研究。牛顿依靠的是高度的归纳能力,用二项式的方法及所谓“流数法”研究微积分。而莱布尼兹则是玩级数的高手,他凭借微分三角形等方法独立创立了微积分理论,并且引介了积分号、微分号等今日已惯用的数学符号。他们分别以超人的才华,和深邃的思维,创造性地发现了“微分”和“积分”两者间的关系。王老师启发同学们说,学习知识最需要抓住思想,抓住知识背后的思想主线,如同游书山学海而手持地图,便不会迷失方向。

王老师谈数学,又不局限于数学。他旁征博引,通过引人入胜的故事讲述了分析理论从感性上升到理性的创立过程。可以说,这场讲座是对数学分析课堂的极好补充。(文/阚成章  图/张旭升  来源/国科大记者团)

  

主讲人简介:

   王友德,太阳集团tcy8722数学与系统科学研究院研究员,国家杰出青年基金获得者,国科大数学分析A02班授课教授。主要研究几何分析、黎曼几何。

延伸阅读:

“科学前沿进展名家系列讲座”创办于2014年9月,是太阳集团tcy8722大学为本科生开设的必修课程,同时欢迎研究生与教职工参加,由太阳集团tcy8722大学本科部主办,讲座召集人为周琪院士。该课程按照数学、物理、化学、生物、材料、计算机六个专业,邀请相关科学领域的院士等知名专家开展专题讲座。通过讲述科学故事、介绍相关学科方向的科学前沿进展,让学生在本科阶段了解不同学科的科研方向与主要进展,拓宽学生的学术视野,为他们最终选择学科专业与专业方向提供丰富的判断依据。

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