主持人:今天我们请到著名数学家、复旦大学李大潜教授。看您的经历真的是被震惊到,您9岁的时候就跳级进入了初中,12岁就以第一名的成绩考入了高中,15岁就进入了复旦大学的数学系,19岁就留校任教了,这真的是让我们非常的震惊,是不是像您这样的数学家都是天才啊?

李大潜:世界上没有天生的数学家,当然现在人家称我为数学家了,你也称我为数学家,甚至于称为著名的数学家,但是我小时候也并没有表现出来数学上的特别天赋。在小学学加法进位的时候,为了怕出错,父母亲教给我可以用手指来帮忙,所以我有时候也照计行事,后来我就开玩笑地说,这个手指是我最先使用的计算机。可见当时我的确没有达到现在所说的那种条件反射那样的熟练程度,现在恐怕就算不上一个优秀的学生了。到了五年级,父母亲就叫我跳级进入到初中,因为我在小学里还是比较顺利的,各方面成绩都很好,但也养成了一个坏脾气,就是每一次考试,都要抢交头卷,就是在众目睽睽之下,第一个把卷子交上去,用这个大出一下风头。

这个坏脾气,进了初中还没有改,进校一个月左右,有一次数学测验,我照样抢交了头卷,结果只得到了18分。60分及格,老师规定少1分要用戒尺打手板,我就要打42下手心。当时我就给吓坏了,当场就嚎啕大哭,当然老师实际上最后也没有打,放了我一马。这个对当时志得意满的我,是一个很大的打击,从来没有碰到过这样的事情。我那些小学里的同学,当时还在念六年级,他们本来就对我跳级升到初中不太服气,他们就编一首歌谣,在我家的窗口传唱:“李大潜,中学生,算数考了个18分。”更使我无地自容了,所以这是进了初中以后,给我上的第一课,给了我终身难忘的一个下马威。

主持人:可见您这个求学的道路,也不是我们想的那样一帆风顺。那您是什么时候开始爱上数学,又为什么会喜欢上数学?

李大潜:我到了高中以后,才对数学慢慢地有了兴趣,我自己回想起来,课外的阅读,不亚于我课内的课程,同样对我起了很大的作用。

主持人:您那时候读了点什么书啊?

李大潜:高中的时候我自己在书店里乱翻,就看见了俄国著名科普作家别莱利曼写的《趣味几何学》的中译本,我拿来一看,真是大开眼界。这本书不像过去的数学教材一样枯燥无味地专门讲一些定理、证明,而是通过很丰富的实例,揭示了几何学的丰富内涵,揭示了几何学和丰富多彩的自然界之间非常有趣的微妙关系。当时我的确有一种豁然开朗的感觉,世界的大门啊,在我面前一扇扇地被打开了,这种感觉是非常深刻,而且是非常奇妙的。所以我从高中开始,有了发现问题、考虑问题、解决问题的这么一种思考,从自己看到一些课外的书籍里面,提出一些问题来思考。那时候想用数学的方法,来证明半圆的重心公式。这个半圆的重心,是有一个明确公式的,但是我想用数学的方法证明它,最后当然是无功而返。听一位老师说,这个只有用微积分才能解决,才知道世界上有微积分这么一个奇妙的学问,这就使我对高等数学充满了向往,最终把我引向了数学的殿堂。

主持人:其实我看您的经历,您当时进入复旦数学系,跟随苏步青先生、谷超豪先生学习的时候,学的是基础数学,后来转到了应用数学,这是怎样的一个转机啊?

李大潜:某种意义上也是时代的选择,文化大革命来了以后,我也被送到工厂里面去学习锻炼了。1968年到1971年这三年,我在闵行的上海电机厂和上海汽轮机厂度过了三年。和工人技术人员相处,离开了学校这个孤立的环境,到了工厂,见到了工人、见到了技术人员,见到了工厂里面生动活泼的生产实际,我才知道,工厂里面的一些很重要的应用问题,实际上背后都是数学问题,就慢慢走向了应用数学的领域。到了1974年,湖北的江汉油田要我们搞测井方面的数学课题。当时从上海要乘两天半的轮船,到了武汉以后还要乘半天的汽车,到那个油田,都很辛苦的。我们前后总共去了六次,调查研究、和工人技术人员讨论问题。我们就用自己比较熟悉的偏微分方程的理论,对各种各样的电阻力测井建立了统一的数学模型,而且根据这个理论所设计制造的一个测井的仪器,也在国内的好多油田用了好几十年,这就填补了当时国内在能源方面的一个非常重要的空白。所以从我自己的实际经验体会来讲,数学是可以在国家的建设事业、在社会主义现代化建设的过程当中发挥非常重要的作用。

主持人:其实说到日常生活,很多人都觉得好像数学离我们挺远的,我们能用到的就是加减乘除,但我们又听到一句话,说数学其实无处不在,您能不能跟我们说说,在我们的日常生活中的数学都在哪?

李大潜:万事万物,都是有数和形这两个方面的。数学,撇开了万事万物的其他的属性,只是从数量关系和空间形式的角度来研究世界,譬如说我们天上的满月,我们竞技场上面圆的铁饼,以及大大小小形状是圆的那种物体,在数学上就抽象为一个圆的几何的形状,实际上这就是数学的抽象。这个抽象我觉得很好,因为它保证了我们数学结论应用的广泛性,因为不管你是什么材料做成的东西,只要是有这么个圆的形状,那么数学上面,我们自己研究的有关圆的一切性质和结论,都可以用到这个物体上面来。

伽利略曾经说过,自然界的语言就是数学写的,只有你懂得这个语言以后,你才能够知道自然界。任何一门科学、任何一门学问,离开了数学,你就不可能发展到一个比较高级的程度。我举一个最简单的例子,医院要做CT检查,CT技术是很先进的技术,它本质上就是人体里面假设有肿瘤的话,它把人体的肿瘤的位置、形状、大小,要把它确定下来。那么办法是什么,就是用这个X光,在人体里四面八方地照,各个方向都给你照了,得到了很多很多张平面的照片,这么多平面的照片里面,你想把体内的不知道位置的一个东西发现出来,这是一个数学问题,而且是一个很难的数学问题,叫做“拉东变换”,成了CT技术的一个基础。但是做这个事,病号是不知道的,医生也不知道,大家都很熟练地利用这个计算机,就给处理了。所以数学的理论、数学的基础,加上了计算机的软件和硬件,这个东西构成一个整体,就是CT仪器。高科技本质上就是一种数学技术,也就是说,你这个技术里面,包含的数学的成分越高,那么你就越有资格成为高科技。

主持人:李教授,您的研究方向是什么?能不能给我们简单介绍一下。

李大潜:我最近差不多10年左右的时间,在进行同步性的研究。这个同步是什么?简单地说,同步也是一种非常常见的自然现象,像在东南亚的丛林里面,没有任何人指挥,成千上万的萤火虫,可以同时发光和熄灭,成为一个非常美妙的奇观,这就是一个常见的同步现象。我们人体心脏的起搏细胞,它不是一个一个发挥作用的,它要一道发挥作用,也都是以同步的方式进行工作的。同步的现象,发现得比较早,但是过去研究的同步,虽然有了很多的理论、有很多的应用,但都是对用常微分方程描写的一个有限维的系统来进行的,这限制了它的发展空间,也限制了它的应用范围。我们从2012年开始、近10年来,想用偏微分方程对无穷维的系统,来研究相应的同步现象,这样做可以拓广同步的应用范围,也可以拓广同步的研究空间,而且我们也建立了相应的理论,将来的应用效果,还是可以预见的。

主持人:都知道数学很重要,但是可能很多人说起数学,还都是有一种敬畏之心。但数学又是我们每个人在成长过程当中学习时间最长的一门学科,文、理生都要学,尤其对文科生来说,学数学简直像噩梦一样,数学太难了。那是不是我们在学习和教学的过程中,存在什么误区?

李大潜:数学这门功课,是一个重理解和思考的一个学科,数学学得好不好,要看三条:第一条,要理解深入;第二条,要运作熟练;第三条,要表达清晰。这里所讲的运作,包括推理和计算。这三条当中,最重要的还是要理解,要理解得深入,只有理解得深入以后,才能够实现运算熟练和表达清晰,才可能真正了解数学的真面目,也才有可能在好奇心和求知欲的驱动之下,发展自己的创造性的思维和习惯,这一点我觉得是非常重要的。假设我们把数学学习,仅仅看成是刷题,哪怕刷了更多的题,但是我不知道为什么这样做,还是换汤不换药,是不可能理解数学的精髓的,是不可能走进数学、真正和数学融为一体的。

主持人:我想这是最重要的一点,所以这也是您近年,把很多时间都用在中小学数学教材的主编上,您希望您主编的教材能传递出怎样的精神?

李大潜:我们希望教材要做到以下几点:第一,教材的定位要定得比较好,就是说你在这个阶段,要学生主要学什么东西,你要想清楚,不能够不分青红皂白地把高年级的东西下放到低年级来讲,表示我的水平比较高;也不能把那些目前表面上看起来很热闹、很红火、很有光环的时髦东西,也下在这个教材里面来,给大家增加了很多负担;还是要单刀直入地、简洁明快地,把这个阶段所要学的最基本的内容教给学生,在这个基础上,激发学生的求知欲和好奇心,进一步培育创新意识和创新能力。

第二,教材里面还要处理好教材的整体要求和教材局部内容之间的关系,要知道每一个局部在总体当中的位置。假如你不知道位置的话,你肯定自我膨胀了,就会讲得很多很多,而且都是没用的。那么现在有些教师“深挖洞”。“深挖洞”就是找到一些自己认为非常重要的,实际上并不重要、很啰嗦的东西、很繁琐的东西,硬是教给学生,还自鸣得意,这是一个很不好的做法,所以我们要防止它,这些也是我们今后编教材要认真做的地方。这一点我们相信,通过不断地努力,教材要越编越简单、越编越薄,不要越编越厚,要越编越浅显和容易,容易学他就容易懂,容易懂他就会的对这个事情产生兴趣,然后他就慢慢地可以走向更高的程度,我想这一点是我们要想清楚的事情。

主持人:请李教授为青少年朋友推荐一本书,您会推荐哪本?

李大潜:我带了一套《数学文化小丛书》,这书是我主编的、很多人写的、高等教育出版社出版的。书的特点、我觉得比较好的一点在于,它把数学的基本内容和数学文化的阐述,虚实结合起来加以讲述,所以的确可以使人得到很多的启发。那么这套书有40本左右,当然不是叫大家每一本都念,可以有选择地挑选几本看看。譬如说圆周率,小丛书里有一本叫做《圆周率漫话》,就讲到圆周率怎么发展的、怎么计算的,它这个数值怎么逐步算得越来越精确。从古代的数学一直到微积分,都能够起到很大的作用,我想对学生会起到打开眼界的作用,而且我们不仅是要讲清楚它的历史,还要讲清楚计算圆周率的一些方法,我们都在书里都告诉大家。读者是又长了知识、又懂得了历史、又接受到数学文化,我想这种训练,可能对学生更加实惠一点。

主持人:网友们对您有一些问题要请教。第一个问题:李教授,您两岁识字,4岁上小学,15岁考上大学,真正是“赢在了起跑线上”。现在很多家长都非常卷,也想让孩子赢在起跑线上,幼儿园就学小学的课程,小学就学中学的课程都是提前教学,您认同这种做法吗?

李大潜:不要输在起跑线上,现在是一个比较时髦的一个说法,但是我觉得,把它用在一个人的学习和成长方面,恐怕还很值得推敲。因为人的一生,发展是一个漫长的过程,它不是100米赛跑、200米赛跑,它是一个万米赛跑,甚至是一个马拉松,所以你一时一事的得失,对人的一生的发展,并不会起到非常大的作用。人的一生,在任何时刻都可以成为起跑线,只要你永不放弃、永远努力的话,总可以达到一个比较好的成就。

主持人:那您说像现在我们这种每次提前学小学、学中学、学高中知识的做法,是不是对孩子成长有这种拔苗助长的影响?

李大潜:那肯定了,绝大部分人就是拔苗助长,因为这个阶段,应该要把你这一阶段应该学的东西要学懂,不仅要学懂,你要学到得心应手一点、要学到透彻一点。那现在这一阶段的事情,不好好地做,做得粗枝大叶的,急急忙忙开始做下面一个阶段的事,把所学的知识搞得半生不透的,反而容易夹生饭了,所以我们还是要脚踏实地循序渐进。

主持人:第二个问题:大部分人将来并不会从事数学相关的工作,您认为我们花那么多时间和精力学数学,对我们将来到底有什么用呢?

李大潜:除了学的很多数学定理、数学公式、数学证明以外,数学很重要的一点,是培养了你一些很重要的素质,譬如说,数学它是讲严密的逻辑的,这个严密逻辑你做题要用,但是你处理事情也要用。面对复杂纷纭的事物,你处理工作也要有条有理,先抓什么、后抓什么,哪些是关键、哪些是最重要的,脑子里要清楚,否则你眉毛胡子一把抓,是搞不出名堂来的。又比如说,你数学很讲究严格,你错了一个数字,错了一个小数点,那这个题就错了,这对一个人的培养精益求精、一丝不苟的精神,我看也是非常重要的。这些通过日积月累的磨练,就可以变成你自己身上独具的一些素养,这个素养是你数学学得好以后,自动地体现出来的。这个素养,哪怕你将来数学忘得精光,它在你心里面还是起到作用的。所以学习数学,最重要的是培养了我们的能力和素养。

主持人:第三个问题:我是一名高二的学生,我们的数学教材就是您主编的,其中有一本讲了很多数学建模的知识。这些内容高考不考,老师上课也不教,那您编这本教材的目的是什么呢?

李大潜:现在有很不好的习惯,学校里面,不考试的东西就不学,老师也不教,这是一个很坏的习惯。不能因为不考我就不学,假设不考的东西你就不学,那你的知识面就非常狭窄,你是为了应付考试。数学建模这个板块,是我们新编的教材里面的一个特色,我们要把一个现实的问题,用数学的方法加以解决。首先,要把它变成一个数学问题,你碰到的可能是个茶杯,可能是个椅子,但是要把解决的问题,变成一个数学问题,这个过程我们就称为数学建模。因此数学建模是数学走向应用的一个必经的途径,也是我们培养自己、造就数学心灵的一个必胜的途径。所以学习数学,不要求你把现在教材里面提供的一些附加的例子一个一个地念下来、背下来、准备考试,只要你选择少数几个加以涉及、加以领悟、加以体会,就可以了。在这当中你会有所收获,你会有所体会,而这个就是我们开设这个内容的一个最基本的要求。

改革开放40多年以来,中国数学取得了长足进步,中国数学在国际上的地位,也已经今非昔比了,所以我们现在可以毫不犹豫地说,中国已经是一个数学大国了。但是我们现在还缺少一些掷地有声、享誉世界的重大的数学成就,所以从这个意义上讲,我们还是要继续努力,努力地向数学强国的方向奋斗,我们是充满信心的,希望更多青少年朋友,能够投身这个领域。

主持人:今天跟您交流,真的是让我感受到了数学之美、数学之趣,同时也让我们看到了一个数学家不变的初心和永不停歇的脚步。

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