《四維空間製作指南》(書評)

有時候你想從一本大眾數學書籍中學習一種“新的”乘法演算法,有時候你想了解為什麼投票系統註定是不完美的,有時候你只是想玩數字、模式和圖片。

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有時候你想從一本“新的”乘法演算法中學習,這本演算法來自一本大眾數學書籍;有時候你想了解為什麼投票系統註定是不完美的;有時候你只是想玩數字、模式和圖片。馬特·帕克的《四維空間製作指南》是第三種類型的書。帕克既是一位數學家,又是一位單口喜劇演員,他並不是試圖說服你數學是有用的,而是說它很有趣。

帕克對古怪想法和演示的投入確實使這本書閃耀。對於某些人來說,知道你可以用多米諾骨牌建造一臺電腦就足夠了。但帕克實際上做到了。2012年,他聚集了一萬個多米諾骨牌和一些朋友,在曼徹斯特科學與工業博物館的主廳裡建造了一個巨大的電路。正如他在書中寫道:“考慮到六個小時的準備時間,這可能是有史以來效率最低的加法方式,用以計算6加4等於10。或者,正如一些愛惡作劇的旁觀者指出的那樣,我們竟然花了一整天的時間來證明6+4=2+8。” 你可以在下面觀看多米諾骨牌計算機的運作過程。我確信,當你觀看某人計算9加3時,你感受到的懸念將是前所未有的。


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帕克這本書涵蓋了一些廣為人知的流行數學主題:最佳約會演算法、莫比烏斯帶和康托爾的對角線論證。但他也探討了一些更復雜的概念:塞弗特曲面、黎曼zeta函式和三維空間平鋪的複雜性。在此過程中,他讓我們體驗到了數學家對其工作的熱情,有時甚至是痴迷。例如,在1994年,兩位物理學家發現了三維多面體,它們比偉大的開爾文勳爵在一個世紀前推測的理想平鋪方式效率高出0.3%。從客觀意義上講,這種增益微不足道,但帕克向我們展示了為什麼這對於仍在試圖確定他們是否找到了最有效平鋪方式的數學家來說如此令人興奮。它說明了直覺和證明之間的區別,以及兩者對數學的重要性。沒有直覺,我們就無法提出這些平鋪方式。沒有證明,我們可能會認為對開爾文勳爵來說足夠好的平鋪方式對我們來說也足夠好了。

正如書名所承諾的那樣,這本書給出了一些製作和實踐的東西。在閱讀了關於圖論的章節後,你可以剪出一個模板,製作你自己的完美-赫歇爾多面體,而首次涉足四維空間的部分則提供了用管道清潔器和吸管構建超立方體的說明。(我個人更興奮的是嘗試另一種吸管結構:前面提到的三維空間平鋪,它在效率上略微超過了開爾文勳爵的平鋪。)書中還有一些關於針織和鉤編數學的有趣想法。我鉤編了一些雙曲平面,但我從未嘗試過編織塞弗特曲面或像帕克的母親在聖誕節為他製作的那種糾錯圍巾。如果你不想剪開你的書,書的網站上也有許多謎題和創作。

這本書從小處著手,從整數和表示整數的多種方式開始。任何會數數的人都可以在這一站上車,剩下的旅程節奏友好,有足夠的時間欣賞軼事、派對技巧以及關於生活在四維空間的“超假設”生物可能是什麼樣子的故事。如果你已經喜歡數學,帕克可能會給你一些有趣的新知識,讓你在派對上炫耀。如果你對數學有點猶豫,帕克有足夠的熱情來感染你,而且這種熱情是會傳染的。

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