《四维空间制作指南》(书评)

有时候你想从一本大众数学书籍中学习一种“新的”乘法算法,有时候你想了解为什么投票系统注定是不完美的,有时候你只是想玩数字、模式和图片。

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有时候你想从一本“新的”乘法算法中学习,这本算法来自一本大众数学书籍;有时候你想了解为什么投票系统注定是不完美的;有时候你只是想玩数字、模式和图片。马特·帕克的《四维空间制作指南》是第三种类型的书。帕克既是一位数学家,又是一位单口喜剧演员,他并不是试图说服你数学是有用的,而是说它很有趣。

帕克对古怪想法和演示的投入确实使这本书闪耀。对于某些人来说,知道你可以用多米诺骨牌建造一台电脑就足够了。但帕克实际上做到了。2012年,他聚集了一万个多米诺骨牌和一些朋友,在曼彻斯特科学与工业博物馆的主厅里建造了一个巨大的电路。正如他在书中写道:“考虑到六个小时的准备时间,这可能是有史以来效率最低的加法方式,用以计算6加4等于10。或者,正如一些爱恶作剧的旁观者指出的那样,我们竟然花了一整天的时间来证明6+4=2+8。” 你可以在下面观看多米诺骨牌计算机的运作过程。我确信,当你观看某人计算9加3时,你感受到的悬念将是前所未有的。


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帕克这本书涵盖了一些广为人知的流行数学主题:最佳约会算法、莫比乌斯带和康托尔的对角线论证。但他也探讨了一些更复杂的概念:塞弗特曲面、黎曼zeta函数和三维空间平铺的复杂性。在此过程中,他让我们体验到了数学家对其工作的热情,有时甚至是痴迷。例如,在1994年,两位物理学家发现了三维多面体,它们比伟大的开尔文勋爵在一个世纪前推测的理想平铺方式效率高出0.3%。从客观意义上讲,这种增益微不足道,但帕克向我们展示了为什么这对于仍在试图确定他们是否找到了最有效平铺方式的数学家来说如此令人兴奋。它说明了直觉和证明之间的区别,以及两者对数学的重要性。没有直觉,我们就无法提出这些平铺方式。没有证明,我们可能会认为对开尔文勋爵来说足够好的平铺方式对我们来说也足够好了。

正如书名所承诺的那样,这本书给出了一些制作和实践的东西。在阅读了关于图论的章节后,你可以剪出一个模板,制作你自己的完美-赫歇尔多面体,而首次涉足四维空间的部分则提供了用管道清洁器和吸管构建超立方体的说明。(我个人更兴奋的是尝试另一种吸管结构:前面提到的三维空间平铺,它在效率上略微超过了开尔文勋爵的平铺。)书中还有一些关于针织和钩编数学的有趣想法。我钩编了一些双曲平面,但我从未尝试过编织塞弗特曲面或像帕克的母亲在圣诞节为他制作的那种纠错围巾。如果你不想剪开你的书,书的网站上也有许多谜题和创作。

这本书从小处着手,从整数和表示整数的多种方式开始。任何会数数的人都可以在这一站上车,剩下的旅程节奏友好,有足够的时间欣赏轶事、派对技巧以及关于生活在四维空间的“超假设”生物可能是什么样子的故事。如果你已经喜欢数学,帕克可能会给你一些有趣的新知识,让你在派对上炫耀。如果你对数学有点犹豫,帕克有足够的热情来感染你,而且这种热情是会传染的。

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