图片来源:科学网—相对论与黎曼几何-4-内蕴几何
但这样高强度的计算也带来丰厚的回报,高斯在大地测量中的工作,发现和验证了曲面几何中的大量规律,写出了20多篇论文。特别是1827年高斯发表了《关于曲面的一般研究》,标志着微分几何的诞生,也为非欧几何打下了坚实的基础,而非欧几何则在100年后为广义相对论提供了数学工具的支持。
图片来源:科学公园 : 牛顿时空观的局限性与广义相对论
小结一下高斯的成功经验:
- 高斯的成长离不开与导师、朋友的交流和讨论;
- 高斯惊为天人的计算能力来自于从小到大极高强度的数学计算;
- 高斯通过计算训练积累了大量的计算技巧,并能发明高效率的计算工具;
- 高斯通过计算训练形成了强大的直觉思考能力,其成果如能及时发表可以推进高等数学50年;
- 高斯成为大数学家后仍然进行极高强度的计算,并因此又开创众多的新学科。
看到这,很多人的心已经“哇凉哇凉”滴了。
悲观者:哎妈!连高斯大神都这么拼,这么下苦功,看来我的数学是彻底没戏了!
大神高斯:你丫才下苦功,你全家都下苦功!没听前面说吗?这是成瘾症状,我这是严重的计算成瘾!谁要是能靠毅力能干这样高强度的事情,谁就一S!
呵呵,夸张一下。
其实高斯与那些连续几个通宵打游戏的宅男们没有太大区别!他们不是在下苦功,他们都是深陷在强烈的好奇心和成就感里无法自拔。
还有一个数学大神欧拉的作死故事:
1735年,28岁的欧拉发现了新的行星轨道计算方法,用了三天时间计算一个彗星的轨道,结果导致了右眼失明。高斯的评价是“如果我用那个方法计算三天,我的两只眼睛都会瞎掉!”
图片来源:维基百科欧拉
见上图,大神欧拉右眼已瞎!有些励志书还把欧拉这件事写成励志故事,其实这种严重沉迷者随便跑到哪个网吧都能抓一大把!欧拉的疯狂做法属于典型的作死,彗星又不是要撞地球,什么计算不能慢慢算,非要挑战极限在三天内拼命完成?他的计算瘾和好胜心实在太重了!欧拉后来没有吸取教训,最后他的双眼果然全瞎,他的计算瘾已经到了损害身体的程度,这就是病,得治!
难怪有医生会怀疑这些天才都有自闭症和强迫症,好像也不无道理。
说到成瘾,总让我想起2010年Chinajoy上,那位美女环绕也目不斜视的淡定哥。
用了很多的篇幅来说高斯,并不是为了突出他的计算量,而是为了说明不是基因,而是持久的动力系统才是创造天才的关键所在!高斯惊人的计算量只是这个系统自然而然的成果物。
整理一下到目前为止的思路:
- 幼儿阶段,在语言能力形成期,建立算数的基础设施
- 儿童阶段,正确的教育和训练,建立起持久的动力系统,导致数学能力大爆炸
- 成年阶段,依赖海量的计算训练出强大的直观思维,不需要纸笔就可以思考数学问题
- 专家阶段:直观思维比逻辑思维的成本更低,有助于发现多领域的相似性,开创更新、更高层次的理论
可能你已经发现了,我前面提出的问题——真的能做到不用纸笔来思考数学问题吗?——其实已经得到解决了,还顺便论证了天才的形成既不是靠天赋、也不是靠勤奋,而是靠持久的动力系统。
好了,接下来该说庞加莱了,他的案例对成人学好数学有更强的借鉴价值,因为除了穿越者,没有人能回到童年重新开始。
通才庞加莱的成长历程
前面提到“成人迁移知识和技能的成本很低,更擅长于跨界”,那如何才能实现从自己的专业领域向数学迁徙呢?
庞加莱就是很好的案例,因为他最擅长跨界,被誉为最后的通才(The Last Universalist)。
E.T.贝尔在《数学精英》中指出:
在今天起步的任何人,都不可能全面理解数学的四个主要部分——算数、代数、几何、分析——中的两个以上,更不用说做出高质量的创造性工作了,对天文学和数学物理就更谈不上了。
十九世纪八十年代,在庞加莱的伟大事业开始时,人们就普遍认为高斯是最后一个数学通才。
所以这里的通才并不是指那种涉猎广泛、样样精通的人才,而是特指一类顶尖大数学家:
他们具有极广的视野,不仅在数学内的算数、代数、几何、分析等领域开天辟地,而且在天文学、物理学、经济学等领域,都有影响极深的开创性成果。
例如目前公认的三大数学家阿基米德、牛顿、高斯,都是这样的通才大数学。
列一下他们的称号,看看他们的广博程度。为什么不列成就只列称号?因为实在太多了!
- 阿基米德:古希腊哲学家、数学家、物理学家、发明家、工程师、天文学家,力学之父。
- 牛顿:英格兰物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士,铸币局局长。
- 高斯:德国数学家、物理学家、天文学家、大地测量学家,哥廷根天文台台长。
而庞加莱就是就是继高斯之后,集数学家、物理学家和天文学家于一身的最后一个通才。
先看庞加莱在天文学领域的贡献
1887年,瑞典国王悬赏了高额奖金,求解一个已经困扰了天文学、物理学界200多年的天体物理问题——三体问题。很快庞加莱就简化了三体问题,取得了突破性的进展,并在第二年就获得了奖金。这时的庞加莱只有33岁,1年前他刚刚成为法兰西科学院院士,9年后就成为科学院院长!
庞加莱还发现,即使被简化的三体系统,只要微小的扰动,就会极大的改变天体的循行,使其行为完全无法预测。这一发现导致了一个全新的科学分支——混沌理论——的诞生。