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标题 美则数学
正文

数学美的含义什么是数学美呢?它的本质是什么呢?从国内的研究来看,有这样一些描述:“数学美是一种人的本质力量通过宜人的数学思维结构的呈现”,“数学美是数学创造的自由形式”,“数学美是真与善的统一”,“数学美的本质在于序”……等等。

数学美的存在性数学美的客观性:即指客观存在于数学领域中的审美对象是不以审美主体是否承认、是否意识到为转移的,尽管因审美主体的主观条件的不同,并不是所有的或特定的数学美都能为审美主体所感知,但这并不能改变这数学美的存在。

数学美的社会性:数学美是一种社会现象,因为数学美是对人而言的。数学家通过数学实践活动(特别是数学理论创造的实践活动),使自己的本质力量“对象化”了,或者说“自然人化”了。所谓的“人化”就是人格化,即自然物具有人的本质的印记,实质上就是社会化。这种社会化的内容正是数学美的内容,它是数学美产生的本原。

数学美的物质性:数学美的内容――人的本质力量必须通过某种形式呈现出来,必需要有附体,数学美的这种形式或附体,即数学美的物质属性。

数学美的宜人性:即数学美形式应该使审美主体感到愉悦。审美主体的愉悦性,一方面自然是由审美主体的心理和生理的原因造成的,另一方面,也是最根本的,还在于对象本身是具有足以引起主体愉悦的属性和条件。简言之,数学美的形式必须与人的认识、人类心灵深处的渴望的本质上相吻合。

数学美的体现

1、形象美

黑格尔说:“美只能在形象中出现。”谈到形象美,一些人便只联想到影视、雕塑或绘画等,而数学离形象美是遥不可及的。其实数学的数形结合,也可以组成世间万物的绚丽画面。

从幼儿时代伊伊学语的“1像小棒、2像小鸭、3像耳朵……”的直观形象,再到小学二、三年级所学的平均数的应用的宏观形象之美——商场货架货物平均间距摆放以及道路植树的平均间距……由平均数的应用给人们带来的美感不胜枚举。再到初中所学的“⊥”(垂直符号),看到这样的符号,就让我们联想起矗立在城市中的高楼大厦或一座屹然峻峭、拔地而起的山峰,给人以挺拔巍峨之美。“—”(水平线条),我们想起静谧的湖面,给人以平静心情的安然之美;看到“~”(曲线线条),我们又有小溪流水、随波逐流的流动乐章之美。到了高中的“∈”(属于符号),更是形象的表现了一种归属关系的美感。还有现在最新研究的数学分形几何图形,简直就是数学上帝造物主的完美之作。

美得让人晕撅的数学分形几何图形:

2、对称美

对称是美学的基本法则之一,数学中许多轴对称、中心对称图形,都赋予了平衡、协调的对称美。就连一些数学概念本身都呈现了对称的意境——“整—分、奇—偶、和—差、曲—直、方—圆、分解—组合、平行—交叉、正比例—反比例”。自然界中无数原生物也都具有先天性的对称美,例如树叶、花朵、蝴蝶等等。人们根据数学这一美学,设计了许许多多具有这种特征美的产品来,例如房屋、饰品、服装等等。这种美不仅应用在了人们直观视觉里,而且还引申到“非纯对称的相对对称”的文学作品里,文学创作结构讲究“头尾呼应”(即相对对称),情节人物身份或性格也大部分是有着相对对称的特点。

3、和谐美

最具有这一美色的当属欧氏几何学的黄金比例(约0.618),它简直就是宇宙的美神。具有这一特色设计的五角星堪称是一种巫术的设计标志;黄金分割比是解身材优美的密码。由黄金分割引荐的黄金矩形(矩形长、宽比例是黄金比),它在形式比例上具有相当高的美学价值,如生活中的许多物品(国旗、图书、火柴盒等)都采用了这一优美图形。传说中,蒙娜丽纱的脸就是黄金矩形的脸,所以才会留下千古流芳的“蒙娜丽纱微笑”。哪里有黄金比,哪里就有美的闪光。

还有一些优美的曲线是数学形象美与和谐的结合产物。如得之于自然界的四叶玫瑰线、对数螺旋线,还有那久负盛名的莫比乌斯曲线。莫比乌斯曲线的和谐美不仅局限于它的外观,它还体现在“在二维空间里构造一维空间”的合二为一的高度内敛的和谐美。把一个长纸条,一端扭转后再与另一端粘贴起来,那么当一只蚂蚁从纸条任意一点沿着一面出发,却可途经纸条的两面所有路线之后而又回到原点。这一神奇的“合二为一”构造术映射出了一个伟大的数学与交际结合的哲理——化敌为友,敌友一家亲并非妄然。

四叶玫瑰线 :

对数螺旋线:

莫比乌斯曲线:

黄金矩形:

数的外在美,是一种没有经过加工的自然美,毕达哥拉斯将自然界和数统一在一起,他说:凡物皆数。伽利略说:自然这本书是用数学语言写成的。我说:我的人生是数的人生。

4、秩序美

毕达哥拉斯认为,数本身就是世界的秩序、宇宙的秩序。数学追求的目标是从混沌中找出秩序,使经验升华为规律,将复杂还原为基本。这是数学美之秩序性的体现。人类的生存是按照美的秩序原则来构建的,追求美实质上就是追求秩序,而数就是世界、宇宙的秩序。那也就是说人们追求美就是在追求秩序,就是在追求数。数学中有一些微观的数字本身具有秩序美的。220和284就是一对有着秩序美的亲和数,它们又称为象征着人们无间亲密的联谊数或婚姻数。220的全部真因子(不含本身)1、2、4、5、10、11、20、22、44、55、110之和为284,而284的全部真因子1、2、4、71、142之和又恰为220。这种“你中有我,我中有你”的、有着形象逼真秩序美的亲和数,是数学之神送给人类美好祝愿的最神圣的礼物。

5、简洁美、严谨美、逻辑美、秩序美

数学内在的各种美,有时可独立存在,有时又象是一个大家庭,相互统一团结在一起。

复杂的自然界中所有的一切,数学家都可以用自己简单的数字公式或语言高度抽象出来。他们以其简洁的形式,从一组简洁明了的公理、概念出发,进行精确计算、严谨推理,就可抽象推论出各种令人惊叹的定理或公式,使人们洞察到数学的内在和谐、严谨、逻辑和秩序性。计算机的代码简单得只有0和1,却可编写出无数深奥无比的程序软件;质数的定义:“只有1和它本身两个约数的数”中的一个“只”字一字值千金;“两点确定一条直线”中的“确定”高度概括了定义的严谨性。用简单的形式表达深遂的内涵,如同绘图时只用三种原色确可绘制出各种色彩缤纷的图画来,又如同音乐简谱中只凭借七个音符确谱写出了千万首动人的乐章……

“世事纷繁,加减乘除算尽;宇宙广大,点线面体包完。”言简意核,归纳人世百态、宇宙万物。

数是美的原素,数学是美丽的学科!真正的数学家把对数学的研究、追求当作有着艺术享受的快乐。“美好事物总是一种永久享受!”世界上没有什么力量能把数学家从他的“美人”身边拉走,他们是世界上最忠贞的情人,他们会一生许多次堕入爱河,每一次的对象都是同一个人。

收集者:5605班 王皓玉

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更新时间:2024/12/26 1:54:47