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周末随笔:我读了一本很神奇的数学科普读物

时间:2020-10-06 04:42:24

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周末随笔:我读了一本很神奇的数学科普读物

前段时间,我读了一本非常赞叹的数学科普读物,实在忍不住想写一写。

这本书是英国的艾勃特(Edwin A. Abbott)于1884年出版的一本中篇小说《Flatland》,中文译作《平面国》。作者虚构了一个二维空间平面国,包括它的居民、建筑、风土人情和政治特点等,藉由小说的形式,表达了对英国维多利亚时代阶级制度的尖锐评论。

然而,在我读来,它更令人赞叹的,是对平面、空间和维度的科普撰写。

《Flatland》有很多个译本,我没有一一比较过,凭着眼缘买了这本,译本比较好读,书后附有英文原版

这本书有一定难度,无论是字数,还是对内容的理解,对低年级的小朋友来说都太难,所以这是我自己读的一本书,没有带豆豆一起看。

不过,孩子正式接触平面几何、立体几何以后(至少小学高年级,初中以上更合适)非常推荐读一读这本书,对理解平面图形、空间维度会大有帮助;等再大一点,孩子对历史和人文有一定理解以后,还可以从这本书里了解英国维多利亚时期的阶级制度,也很不错。

书很薄,但从开始阅读,就给人极大的震撼。我主要从数学科普的角度来写一写。

这神奇又难忘的阅读体验,很大一部分来自书里成功虚构了一个二维空间平面国。以前我从没有想象过有这样一个国度,但是跟随着书的描写,我也把自己代入了这个平面国,然后发现,这个国度或许真的可以存在,而且非常有趣。在平面国里看到和感受到的东西,和我们在三维空间的现实生活中有很大不同;从平面国的角度去看各种图形,对它们会有全新的认识和理解。

书里首先和我们介绍了平面国的本质,还有它的气候、房屋、居民、风土人情和政治特点等。平面国的居民非常有趣,是各种图形:妇女们都是直线;士兵和最底层的工人都是等腰三角形;中等阶级由等边三角形组成;专业人士和绅士阶级包括正方形(平面国的主人公就是一个正方形)和五边形;再往上是贵族,从六边形开始,每增加一条边就上升一个级别。边数越多越像一个圆,平面国的社会最高阶层就是圆形。

平面国的房屋大部分是五边形的。正方形和三角形的房屋被禁止,因为它们的角比五边形要尖锐得多,容易伤人。从这个角度理解多边形的内角,非常特别。

另外平面国还有个有趣的自然定律:每一个男孩都会比他父亲多一条边,因此每一代人都会比他们的上一代人向贵族阶层靠近一步。这意味着正方形的儿子是五边形、五边形的儿子是六边形,以此类推。但这个定律对商人、士兵和工人并不适用,等腰三角形的儿子依然是等腰三角形(不过他们的顶角角度会变大,逐渐接近60°),并且等腰三角形的人口数量也是最多的。

有没有发现,平面国的这个代际定律,暗喻真是太巧妙了!

另一个给我留下深刻印象的,是平面国居民彼此之间相互辨别的方法,特别是“视觉识人法”,提供了一个非常特别的、理解多边形内角和边的视角。

书的第一部分,作者构建了一个神奇的平面国,第二部分则写到了本书的主人公正方形,梦游直线国、游历单点国,并被三维空间国的一个圆球点拨,获得三维认知的故事。

这是《平面国》另一个令人赞叹的地方。从数学科普书的角度来讲,如果书的第一部分提供了一个从平面国的角度去看各种图形,并让读者对这些图形产生全新的认识和理解,那么第二部分,则是借由直线国、单点国、空间国等经历,阐释了数学中“维度”的概念。

一维也好,二维也好,三维也好,各自都是一个封闭的体系,在这个体系内生存的人,把他们赖以生存的维度概括为任何“存在”的可能,维度之外没有存在。所以直线国的人,拒绝正方形提出的二维的概念,平面国的人,也拒绝球体提出的三维空间的概念。

但高维度空间的人看低维度空间的存在,其实是一种上帝视角。就像我们在三维空间看到平面国成员的时候,可以看到它们的全部,不仅能看到外部身体,也能看到内部脏器。而这对我们理解科幻作品中的更高维度,比如四维空间,也是很有启发和帮助。

正方形来到空间国后,看到自己房间的样子

这本小说篇幅不长,100页不到的样子,但真的是一本令人赞叹的书。

在网上找《平面国》相关资料的时候,我发现这本小说现在还被拍成了动画,在B站可以观看。

虽然有动画,但我还是建议大家一定要看一看书,因为文字版的阅读体验真的太奇妙了!

周末的这篇随笔就写到这里吧。如果您也有看过这本书,欢迎写个留言,一起交流一下阅读心得呀~

我是豆豆妈咪,毕业于复旦大学统计学系、财务金融系。

喜欢琢磨数学,琢磨怎么把数学讲明白、讲有趣,也喜欢和娃一起看书、逛博物馆、到处走走看看。这里是我的小花园,记录孩子和我自己的成长。很开心和你遇见!

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