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数王
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第18卷 第‘59’回:一切皆对称 一切皆对称(二)(第1页/共2页)
文 /
郑清伟
言|情|小|说|吧
05:
“说吧
第三件事情是什么
”
白老大没有回答
只见他走进休息室内
搬了一张椅子出来
康立天大奇
猜测着难道第三个问题和椅子有关
白老大却把椅子就地一放
自己大大咧咧地坐下来
说道:“你也坐下吧
要开始了
”
“要开始什么
”
虽然不清楚白老大葫芦里在卖什么药
可是知道白老大曾经是父亲的老师
对他是尊敬多了
于是还是依言在躺椅上坐了下来
两人之间隔着一盆兰花
“你要完成的第三件事情
就是乖乖坐下来让我给你讲一下什么是‘看不见的数’
”白老大一本正经的向康立天说
康立天一怔
06:
“告诉我
你认为数学研究的是什么
”
“不是数字吗
”康立天一愣
“错
数学的研究对象不是数字
而是数字之间的规律
正确来说
不仅仅局限于数字
数学研究的是世界上一切的规律
天上的
地下的
万物运作的规律
”
“怎么说
”康立天大为惊讶
“举个例子
奇数是1
3
5
7……的顺序数字
明显地
它的规律就是从1开始
在每一个新形成的奇数上加2无限延续下去
如果只是单独研究出现的1或3并没有意义
我们只想弄明白
它们是以什么规律出现的
”
康立天开始有点明白
就是说数学研究的不是个体自身
而是两个或两个以上个体之间的关系
“知道为什么之前我要你解决方阵问题和注意到物体两侧对称的特征吗
”
康立天摇了摇头
“对称性
就是自然界中最重要也最基本的规律
你已经发觉
如果从蝴蝶
雪花
人体和菊花的中内垂直划一条线
左边和右边是对称的
即是说
我把其中一边盖住
再把剩下的一边反射到消失了的一边去
物体看起来还是一样的
但是除了两侧对称
自然界中还有种种对称
例如地上这个圆形的盆钵
我把它绕着圆心以任何角度旋转
它看起来还是一样的
这就是旋转对称
如果我把这个盆钵平移开去
它也还是一样的
这就是平移对称
植物茎上的叶子总是沿螺旋式生长
如果从上方看去
转了一圈的叶子位置是一样的
这就是螺旋对称
”
“即是说
一个物体经过某种运动或变换之后
仍然与原先的形貌一样的话
那么就说它关于这种运动或变换是对称的
”康立天问
“是的
”白天易对康立天的高悟性感到惊喜
“知道了对称性又有什么用处
”
“对称性不局限于看得见
摸得着的物品
它也存在于抽象的概念上
”
“比如
”
“比如说你今天在南美洲烧起了一把火
把水煮沸了
明天你到了亚洲国家
再起了一堆火
还是同样能把水煮沸
这种不取决于空间和时间的一致性物理法则就是一种平移对称
支持整个物理体系的动量守恒和能量守恒定律也就是一种对称性
换句话说
对称性就是能解释宇宙起源的一把钥匙
”
“不改变原貌的变换导至对称性
所以变换就是是数学研究的对象
”
“对的
事物经过一种有规律的置换
会产生一种对称群
像我给你的五种肥料
只要你明白它们的顺序能够互相置换
纵然你之前从来没有见过其他排序
你还是会知道除了ABCDE的排序以外
这世界上还能排出EBCDA等其他120种肥料的顺序组合
”
“换句话说
只要我们明白某样事物置换运作的规律
纵然我从来没有亲眼见过这项事物其他的形象变化
我还是可以推导出事物的种种对称性变化
”康立天明白了
“没错
而且你还可以进一步把各种有着同样置换规律的事物联系起来
用拥有较简单置换的事物推敲出复杂事物的形貌
”
“怎么说
”
“举个简单的例子
一个等边三角形
我们把它作120
旋转
三次以后
它任何的一个角就会移动回原先的位置
现在
假设有士兵三人
在三个地点驻守
每过一天
他们就顺时钟方向换地点驻防一次
因为这两样事物的置换规律是一样的
所以120天后
我们如果要知道士兵会在那一个点驻守
不必等到120后去问站岗的士兵
因为我们知道了每过三天
士兵就会回到原点站岗
只要验证120这个数能被3整除
就能知道士兵120天后回第一天的地点站岗
”
康立天渐渐明白了
纵然是两种风牛马不相及的事物
只要它们是以同样的置换规律运作的
就能以这种以一推二
二推三
三推万物的数学概念来澄清彼此
“较复杂的例子侧是海王星的发现
”
“海王星
”
“海王星的发现纯粹是因为天文学家通过计算天王星的轨道后
发现太阳系中应该还有一颗形成对称的行星
才被找到的
接下来
我再给你说说……”
之后
白天易和康立天两人就在溶溶月色下谈了一个晚上的对称性概念
其中包括了用来描述对称性运算数学的群论
和它是如何被天才伽罗瓦创立出来的故事
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