當前位置:
首頁 > 知識 > 他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

每個人都稱他為

「數學遊戲大王」

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

不知道大家還記不記得,去年(沒想到2017年已經是去年了)超模君在一篇推文(

那些年我們被騙過的題目)里給大家出了這麼一道題目:


有兩個不相等的整數 x,y ,它們都大於 1 且和小於 100 ,數學家「和先生」知道這兩個數的和,數學家「積先生」知道這兩個數的積,他們進行了如下對話:

積先生:我不知道 x 和 y 分別是啥。

和先生:我知道你不知道。

積先生:我現在知道了。

和先生:如果你知道了,那我也知道了。

那麼,x 和 y 各是多少?

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

當時超模君還告訴大家,說這道題有一個很牛逼、聽了就覺得解不出來的名字——「不可能完成的謎題」(The Impossible Puzzle)。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

這道題最早由荷蘭數學家漢斯·弗萊登塔爾(Hans Freudenthal)發表的時候,其實還不叫「不可能完成的謎題」,而是以漢斯·弗萊登塔爾的名字命名為「弗萊登塔爾問題」(Freudenthal Problem)。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

一直到了1979年,美國數學科普界叱吒風雲的大人物

馬丁·加德納(Martin Gardner)在他的專欄上提到了這個謎題,才把它命名為「不可能完成的謎題」。

於是在一夜之間,這道題就以迅雷不及掩耳之勢,迅速走紅了整個數學科普界。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

因為實在是太有名了,所以後來還被弄出來好多個版本,就連公務員考試的邏輯題里也有不少是根據這個改編過來的。不久之前,超模君就在朋友圈看到一個挺好玩的題目。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

/模友們快來解題,答對超模君私人賞一個超大的么么噠!/

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

但是超模君還是覺得,這道題之所以能夠大紅大紫、大富大貴,跟當時馬丁·加德納的名氣是分不開的。

就像楊冪帶紅了國貨回力小白鞋一樣,馬丁·加德納也用他的名聲帶紅了這道謎題。當然,這道題本身的魅力也是不可忽視的。(越是奇葩的題目,越是受人歡迎)

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

所以,這個馬丁·加德納到底是何方神聖?

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

/馬丁·加德納(Martin Gardner)/


馬丁·加德納是一位業餘的超級魔術大師,這是毫無疑義與眾口一辭的。但是,與他的一項看家本領相比,神乎其神的魔術招數畢竟是小巫之見大巫,也許會退避三舍。原來,任何數學題材到了他手,都能寫成雅俗共賞,妙不可言,使我愛不忍釋的文章。

——艾薩克·阿西莫夫

20世紀下半葉的美國,有三位叱吒科普界數十年的風雲人物,他們分別是艾薩克·阿西莫夫(Isaac Asimov)、卡爾·愛德華·薩根(Carl Edward Sagan)和馬丁·加德納(Martin Gardner)。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

雖然同屬科普界,但是他們「掌管」的領域卻完全不一樣。

艾薩克·阿西莫夫主攻自然科學、社會科學和文學藝術,卡爾·薩根研究天文學和天體物理學,而加德納則鑽研數學

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

很可惜的是,在阿西莫夫和薩根接連去世之後,加德納也在2010年的五月份離世了。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

百度百科詞條介紹加德納的時候,稱他為美國數學家和著名的數學科普作家。但是你可能想像不到,這個被稱為「數學家」的人,在大學裡居然學的是哲學。(這讓我一個自稱學數學的人感到十分慚愧)

因為從小非常喜歡魔術和數學,所以從15歲開始,加德納就常常在魔術雜誌上發表一些關於魔術和拓撲學之間是相通的文章。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

然而,當時加德納的夢想是當一名物理學家,所以沒有接受高等數學的教育。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

/茶杯變甜甜圈/

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

後來,加德納到芝加哥求學。在那裡,他對哲學一見鍾情,於是加德納又放棄了物理,轉攻哲學。(別看他主修的這個專業彷彿跟數學一點關係都沒有,實際上他的邏輯思維能力正是通過這門專業鍛鍊出來的。)

在學哲的過程中,因為對數學念念不忘,所以加德納又去旁聽了一門叫做「初等數學分析」的課程。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

在得知加德納對趣味數學非常感興趣之後,他的父親非常開心,也非常支持。馬上就給加德納介紹了兩位,上世紀之交非常有名的趣味數學題創造者——薩姆·勞埃德(Sam Loyd)和亨利·厄內斯特·杜登尼(Henry Ernest Dudeney)。


亨利·杜德尼(Henry Ernest Dudeney),英國19世紀末20世紀初最偉大與知名的趣題設計家與娛樂數學家,與同時期的美國趣題奇才薩姆·勞埃德(Sam Loyd)齊名。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

/亨利·杜德尼最著名的幾何發現——

將一個正三角形分割成四塊並拼成一個正方形的方法/

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

34歲那年,加德納搬到了紐約。在那裡,他結識了葉史瓦大學(Yeshiva University)的數學教授耶谷提耳·金斯伯格(Jekuthiel Ginsburg),還跟他成為了摯友。

當時的金斯伯格除了是葉史瓦大學的數學教授之外,還有另外一個神秘的身份,就是《數學手稿》(Scripta Mathematica,一本向普通觀眾傳播數學知識的雜誌)的編輯


「並不是非得成為畫家才能欣賞美術作品,也並不是非得成為音樂家才能欣賞美妙的音樂。我們想要證明的是,一個人不必成為數學家,也能夠領略到數學的形式與形態之美,甚至是一些抽象的概念。」

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

這是金斯伯格對數學的態度和觀點,而超模君覺得,他這裡說的「一個人」,可能指的就是後來的加德納吧。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

1952年,加德納在《科學美國人》(Scientific American,目前美國歷史最長的、一直連續出版的科普雜誌)上發表了一篇關於可以解決基本邏輯問題的機器的文章。很快,他就收到雜誌社邀請。

雜誌社給加德納弄了一個叫「數學遊戲」(Mathematical Games)的專欄,希望他每個月都能寫一篇同樣風格的專欄文章。終於在1956年12月份,一篇關於六角折變體(hexaflexagon)的文章正式刊登在了這本雜誌上。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

/圖片來源:視頻《【數學塗鴉】拐折六邊形》/


這是用一張塗有不同顏色的紙條,摺疊而成的一個平面六角結構。六角折變體可以多次扭轉和鋪平,從而顯示 6 種不同圖案。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

而這一寫,就寫了四分之一個世紀之久。

剛開始,加德納寫的東西是比較初級的,因為畢竟是大眾化的雜誌,他當然希望每個看他文章的讀者,都能讀懂自己寫的東西。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

加德納利用了自己特別會講故事的優勢,把一些複雜或是專業性強的數學問題,轉化為有趣而又容易讀懂的內容(人文故事之類的),一步一步吸引和引導讀者對這些問題進行深入的探究。(看來加德納早就深諳「興趣是最好的老師」這一道理)

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

/翻譯版的《科學美國人》數學悖論

包括邏輯學、概率論、數論、

幾何學、統計學和時間等六個方面的數學悖論/

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

他有很多寫得非常精彩的文章,但要說最出色的,當然還是要數關於數學微積分以上的一些課題

比如數論、圖論、概率論、群論、矩陣、組合分析、仿射幾何、射影幾何、差分、演算法理論、拓撲等等等等。(超模君數了一下,我們好像也就講過數論和拓撲,而且還只是講了點皮毛)

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

這些讓一般科普作家非常頭痛、碰都不敢碰的高級專題,在加德納的筆下卻變得生動有趣而且易懂,就連蘇聯著名的數學科普作家雅科夫·伊西達洛維奇·別萊利曼也甘拜下風

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

/雅科夫·伊西達洛維奇·別萊利曼/

我們就拿群論,這個近代數學的重要主題來說吧。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

課本上對群論的描述總是晦澀生硬,公式定理也複雜難懂,所以往往老師已經講得口乾舌燥,底下的學生還是一臉蒙圈兒。

但是加德納的解說風格,卻完完全全地擺脫了這種教科書式的束縛。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

他用一套簡單的部隊操練動作(立正、向左轉、向右轉、向後轉……)、一個穿襪子的小故事、一位小姑娘編頭髮的小事例等等非常通俗的例子,一下子就說清楚了「群論」裡面的很多概念,而且一點都沒有破壞定義本身的嚴密性。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

就是因為內容通俗易懂還生動有趣,所以加德納的文章非常圈粉,尤其受青少年讀者的歡迎,據說已經受歡迎到了爭相閱讀的程度。

有的人甚至把「數學遊戲」專欄比喻為導師,說正是因為這個欄目,才讓他們走上了專業數學或相關領域的道路。(所以說,要是現在的課本能有加德納文章一半有趣,說不定會有更多人喜歡數學)

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

要知道,在他的讀者中,除了有不知名的普通人之外,還有一大群名聲大作的知名人士。(可想而知,當時的加德納是有多出名,簡直就是「公雞中的戰鬥雞」一樣的存在)

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

隨著加德納和他粉絲理解能力的提高,他發現,僅僅通過專欄的文章已經不足以向讀者傳輸更深奧的數學內容了。於是,他開始建立起自己的「社交網路」

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

通過寫信的方式,加德納把自己精心整理和收藏的資料拿出來跟大家共享,而他的粉絲則通過信件向加德納提問題或跟他交流學習心得。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

曾經有一位只有高中文化的家庭主婦瑪喬麗·賴斯(Marjorie Rice)給加德納寫信道:


「我利用在您專欄學到的知識,發現了幾種非常特別五邊形,我將這些五邊形像鋪瓷磚一樣拼合到一起後發現,沒有任何缺口。」

加德納收到來信之後非常高興,立馬就把這個發現分享給數學家多里斯·沙特施奈德(Doris Schattschneider)驗證正確性。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

陸陸續續地,從加德納的專欄中催生出了越來越多新發現。

其中反應最熱烈的話題有:索羅門· W · 戈洛姆(Solomon W. Golomb)的「多格骨牌」(polyomino)、康韋的「生命遊戲」(Game of Life)、牛津大學羅傑·彭羅斯(Roger Penrose)的非周期性平面鋪磚法、RSA 加密和紐科姆悖論(Newcomb"s paradox)


俄羅斯方塊:經典遊戲俄羅斯方塊,其原理跟「多格骨牌」大同小異。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉


彭羅斯瓷磚:包含兩種不同形狀的瓷磚,由於和兩種玩具形狀相似,這兩種瓷磚分別被稱為「風箏」和「飛鏢」。如果每種瓷磚都可以無限量提供,通過不同的組合方式,這些瓷磚可以無空隙地覆蓋無窮大的地板,這些組合方式顯示了明顯的非周期性特性。

細胞自動機:「生命遊戲」的例子。這個遊戲由一個包含若干方格子的二維矩形組成,每個格子內有一個細胞,細胞有「活」或「死」兩種狀態,而它們究竟是存活(可以增殖)還是死亡,要依照某種規則來決定。

/「細胞自動機」運行過程中形成的好看的圖案/

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

除了熱衷於給大眾傳播數學知識外,加德納還喜歡分享一些聞名世界的數學趣題。比如我們一開始提到的「不可能完成的謎題」,還有同樣很出名的「誰想成為百萬富翁?」的紐科姆悖論(Newcomb"s paradox)問題(想動動腦子的模友可以上網找找題目)。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

據說這道悖論問題里還分玩家和預言家,而預言家裡又分超智能的外星人、巫師和無所不知的神靈。他們能預測玩家行為,但玩家感知不到預言家的預測內容。(呃……這確定不是在玩狼人殺??)

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

1981年年底,加德納決定退出「數學遊戲」專欄。原因之一,是因為他想著手寫一些別的文章。要知道加德納的興趣愛好可是非常廣泛的,不僅僅局限於數學。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

魔術、偽科學、哲學、宗教、文學等等等等,加德納都有涉獵,而且都寫過相應的文章。

那原因之二呢,就還是那句老話了——長江後浪推前浪,青出於藍勝於藍。(原諒超模君的文學功底,反正你們懂我的意思就行)

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

總之就是一句話,老了,寫不動了,要找年輕人接班兒了

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

後來,《美國科學人》為了傳承加德納專欄的精神,找來了很多加德納的「繼任者」

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

比如寫了25篇「文字遊戲」專欄文章的侯士達(Douglas Hofstadter),還有把這個專欄改成「計算機娛樂」的A·K·德威德尼(A. K. Dewdney)。

接著就是用10年經營「數學娛樂」專欄的伊安·斯圖爾特(Ian Stewart),以及開設了「頭腦大冒險」專欄的丹尼斯· 薩薩 (Dennis Shasha)。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

/道格拉斯·理查·郝夫斯台特(Douglas Richard Hofstadter)

中文名:侯世達/

雖然這些專欄已經不單單只專註於寫數學文章,但是它們的宗旨是一樣的。


斯圖爾特曾評這樣評論道:「我們確實在努力嘗試複製這一專欄的精神:以遊戲的形式將重要的數學思想呈現給讀者」。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

加德納一生都在專註於做趣味數學,即使到了生命的最後階段,他也不忘記把它推廣出去。

1998年,加德納在《科學美國人》雜誌上刊登了一篇回顧性的文章。文章里,他這麼說到:


「趣味數學和嚴肅數學之間的界限是很模糊的……40 年來,我一直在竭盡全力說服教育工作者,趣味數學應該納入正規的教學課程。在教學中應該定期介紹趣味數學,這種方式能引發學生對數學的興趣。但到目前為止,這方面的改革還沒有什麼進展。」

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

看完這段,超模君只想給加德納點一個大大的贊。(所以,這麼好的建議,你們為什麼就是不接納呢?)

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

回顧馬丁·加德納的一生,其實我們不難發現,他這一輩子所做的工作,只不過是在跟別人分享自己的興趣。

他喜歡數學、喜歡趣題,就把它們做成專欄、寫成文章、寫成書。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

《啊哈!靈機一動》、《啊哈!原來如此》、《從驚訝到思考——數學悖論奇景》、《矩陣博士的魔法數》等等,都是加德納比較出名的趣味數學作品集。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

但是讓加德納意想不到的是,他對數學的這份熱愛,居然為這麼多人指明了方向和道路。

馬丁·加德納的繼任者、物理學家侯士達(Douglas Hofstadter)對他作出了這樣的評價:


「加德納先生是無可替代的,他是數學的大功臣」。

他為數學招兵買馬,把無數青少年引進了數學的莊嚴殿堂,以數學本身所具有的魅力和內在美吸引他們以之作為終身職業,在純粹數學與應用數學的各個領域內尋找「對胃口」的分支學科,使自己逐步成長為數學尖子和接班人。他不愧是這門學科迄今為止最出色的宣傳家、推銷員、帶路人與「牧師」。

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

/2013年北京馬丁·加德納聚會上用魔方拼出來的加德納畫像/

他不是傳統意義上的數學家,但是卻因為數學家喻戶曉

本文系網易新聞·網易號「各有態度」特色內容

部分資料來源於網路

轉載請在公眾號中,回復「轉載」

-----這裡是數學思維的聚集地------

超級數學建模」(微信號supermodeling),每天學一點小知識,輕鬆了解各種思維,做個好玩的理性派。50萬數學精英都在關注!

喜歡這篇文章嗎?立刻分享出去讓更多人知道吧!

本站內容充實豐富,博大精深,小編精選每日熱門資訊,隨時更新,點擊「搶先收到最新資訊」瀏覽吧!


請您繼續閱讀更多來自 超級數學建模 的精彩文章:

CNN評出2017全球自然奇蹟 TOP50(40-21)
百萬斤丑蘋果再不賣掉只能凍爛在樹上,動動手讓特困家庭過個好年

TAG:超級數學建模 |