核心观点:
每年的3月14日,是“国际数学日”,又被称为“π日”。数学,一方面作为基础性学科在高等教育和研究中发挥着支撑性作用。另一方面,由于学科难度和专业性的原因,对大部分人来说,数学尤其是数学专业保持着极高的神秘性。
今年“国际数学日”的主题是“给每一个人的数学”。数学对于普通人的的意义和价值有哪些?大学数学和中学数学有何不同?数学家是群什么样的人?女孩子是否真的学不好数学?腾讯新闻教育对话同济大学数学科学院梁进教授、南京大学数学系孙智伟教授和南京大学数学系博士生徐世松,一起揭秘“数学系”。
一、普通人学数学一定要去做研究吗?学数学有何意义?
梁进:以体育运动为例,我们每个人都会去锻炼,这并不是说我们都准备去拿奥运会奖牌,而是要增强体质。数学也是一样的。我们绝大多数人学数学不会去解决世界难题,而是要提高科学素养。全民科学素养提高的一个很重要的方面,就是数学水平的提高。
数学分为理论数学和应用数学。应用数学是为了解决问题。生活中存在各种各样的问题,我们要解决应用中的难题,就需要数学理论的支持,而数学理论知识就需要搞纯数据、搞纯数学的人去做研究;搞纯数学的研究的理论又需要搞更纯数学的研究。这是一层一层的关系,也就是说哪一个环节都不能缺少,都必须完整,才能提高我们整体的科学水平和数学水平。
孙智伟:数学成果在实际中的应用有很多,比如医院里面的CT扫描就用了很深奥的数学,牵扯到积分变换。还有就是信息安全密码,如矿泉水瓶上面的条形码,这里面都要用到数学,有的涉及数论的一些知识。
二、大学的数学系学什么?和初高中学习的数学有何不同?
徐世松:数学系主要学习的课程就是专业的高等数学知识,比如大学生熟悉的微积分或高等数学。如果和中学数学进行比较的话,我们在中学接触的是数学的基本知识,比如函数、几何数列、三角函数、不等式等等,这些都是一些入门级的了解。
大学数学系数学专业最主要关注的是数学的思维和理论,而不是仅仅局限于某个知识点。可以这么说,中学数学就像是数学的外观,大家看到的就是一些外表形状,而大学数学的学习要深入数学的内在,因此相应的学习方法和对学生的要求也是完全不同的。
对大部分人的日常生活来说,数学可能就是算数。但其实算数只是数学中很少的一部分,数学还有许许多多其他的领域,比如方程、概率、拓扑等等,但这些就更加学术更加专业了。
三、什么样的人适合学数学?数学专业的就业怎么样?
梁进:如果一个人还没想好未来要干什么,就可以去学数学。因为数学是最基本的学科,是会获益终身的学科。以后不管去干什么,从数学转向是最容易的。
数学其实最重要的是思维方式。我们学习数学并不是在生活中去解一个方程,最重要的是通过数学的学习,学会一种逻辑的、缜密的思维方式。以后走到工作岗位上去,不管看问题、看事情、看所有的东西都会跟没学过数学的人是不一样的。
关于就业的出路,只有一少部分人会去研究最高级的数学,一部分人可能会进高校,还有一些人会进入中学去教数学,更多的人走向普通的工作岗位。但即便是在普通的岗位上,数学对一个人来说都是人生的财富。
孙智伟:一个人要不要学数学,我觉得在中学的时候,首先要看他对数学有没有兴趣,有兴趣是第一位的。学数学不需要大型的仪器设备,也不必一定要搞群体合作。你只要足够聪明与勤奋,就可以做出成果来。
关于数学就业问题,从南大的情况看,有一些是出国深造,或是去大学、中学当老师。还有一些是多元的,比如做跟计算机、金融行业相关的工作。出路还是比较多的,只要数学基础好,改行做其他也是可以的。
四、数学家是什么样的人,与常人有什么不一样?
孙智伟:数学家也是有血有肉的活生生的正常人,不是说一定是疯疯癫癫的,但是做数学需要专注,特别是做大问题,需要长期专注地思考。因此数学家确实要甘于寂寞,能静下心来,对物质方面的要求往往不是很高,而是一心追求真理。
梁进:学数学的人其实跟平常的人都是差不多的,都有各种各样性格的人,有的人很活泼,有的人很闷,还不大爱说话。数学也是一个社会,也是一个团体,只不过数学家往往把很多的精力花在了研究数学方面。
徐世松:优秀的数学家可能就是沉浸于自己的数学王国里而不太去关心其他的事情。但是我觉得各行各业都有很多这样的人,他们有很纯粹的生活理念,也是活得比较纯粹,想为自己心中的理想一直坚持奋斗下去。
五、对于数学研究来说,天赋和努力哪个更重要?
梁进:要成为著名的数学家,或者说想在数学史上留名,那么这两个要素都是必不可少的。首先是要有天赋,因为没有天赋的话很难走到那么远。但即便有天赋了,也要非常地努力。数学家欧拉写过厚厚的一大摞著作,很多人甚至一辈子都不会读完同样体量的书。欧拉后半生实际上已经双目失明了,但是他的大多数著作都是在他的后半生写出来的,所以可见他的努力程度。
孙智伟:我觉得做数学还是需要一点天赋的。做数学也不是任何人想学数学便都能成为数学家,而是需要一定的天赋,当然后天的努力也非常重要。
六、数学研究是否“只要一张纸和一支笔”?
徐世松:这句话从严格意义上来说是不准确的,不过倒是反映了数学学科的特点。我觉得这可以和物理学做比较。物理学很多时候是需要动手操作做实验,而在数学这里,实验都是在我们的大脑当中进行的,其实大脑就是一个最好的天然的实验环境,只是外在表现为用纸笔去演算或者记录。
现代数学的研究除了纸笔之外,还需要借助计算机。计算机强大的运算能力,能够帮助数学家们省去很多计算时间,省去很多麻烦。
梁进:这可能跟数学的学科有关,学代数或者数论的纯数学的人,可能一张纸一个笔差不多,但是现在数学的含义已经远远不止一张纸一个笔了,还需要计算机,特别是应用数学,离开计算机是很难想象的。
七、女生适不适合学数学?
梁进:大家可能刻板地认为女生不太适合学数学,或者认为女同学形象思维比较好,逻辑思维比较弱一些。从历史上来看,女数学家是比较少的。但是今天,学数学的女生越来越多。我觉得适合不适合这句话还是很难说的,因为学数学的女生比较少是历史原因造成的,现在就下定论女生不适合学数学,我觉得不太合适。
孙智伟:现在涌现出来越来越多的女数学家,如伊朗出生的女数学家米尔扎哈(Maryam Mirzakhani)获得了菲尔茨奖。我在南大教了很多年书,比如我教过的2002级跟2005级的学生中都有女生数学学得非常好的,她们都是数一数二的。但是遗憾的是她们的父母都不鼓励她们继续做数学研究。实际上我觉得女孩子有天赋又比较努力的话,做数学研究可能会成为很好的女数学家。所以我希望家长也能有点远见,看到女孩子的能力。
八、中国和美国的数学教育有什么差异?
孙智伟:我在美国待过一年,也上过课。美国的数学情况跟我们中国的不太一样,教学理念也不太一样。美国比较讲究开放式启发式的教育,中国是一种训导式的教育。但是美国学得浅一点,比如好多美国大学生认为1/2+1/3等于2/5。相对来说中国学得深一点。中国的教育是照顾了大多数人,美国的教育可能只是成就了少数精英。我觉得中美数学教育方式要互补,互相学习好的地方。