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“科学与中国”院士专家巡讲团报告会系列活动走进仙居——
袁亚湘院士寄语初中学子:学好数学能解决很多有趣的问题!希望每个人都能优化自己的一生
2021-04-01 12:39:27 来源: 都市快报 记者 季韬 摄影 金静馨

  2019年的一道黄金分割的高考题,引发热议,据说,维纳斯的身高之谜和蒙娜丽莎的微笑之美,都与黄金分割戚戚相关。

  为什么黄金分割是人类的一种审美标准?其中有什么科学原理?3月31日下午,中国科学院院士袁亚湘在仙居二中以“数字之美数列之美”为主题的科普报告解读“黄金分割与优化”,这也是“科学与中国”院士专家巡讲团报告会系列活动之一。

  数学家脑海里只有那些枯燥的方程式吗?当然不是。袁亚湘院士以深入浅出的语言,为孩子们讲解数学世界的奥秘,给大家带来了一场最强科学公益课。

  他还送给现场的孩子们三句话——美好的东西常常是有用的;有用的东西通常是优美的;解决问题很重要,能用好的方法去解决问题更重要。

  雅典神庙、埃及金字塔、巴黎圣母院

  甚至你常用的自拍都和这个神秘的数字有关

  雅典神庙、埃及金字塔、巴黎圣母院……在设计中都和一个神秘的数字有关,那就是黄金分割比例0.618。这不是凑巧,而是设计师设计时就提前想到了。

  甚至,你生活中的自拍,为什么选取斜一点的角度更加好看,也和这个数字有关。

  从字面上说,黄金分割是指将整体一分为二,较大部分与整体部分的比值等于较小部分与较大部分的比值,其比值约为0.618。这个比例被公认为是最能引起美感的比例。

  事实上,在自然界和浩繁的宇宙中,包含人类社会规律,无数事例都表现出与黄金分割定律惊人的吻合。例如,蒙娜丽莎中的黄金分割,贝多芬、莫扎特等音乐家乐章中的黄金分割,自然界的黄金分割,还有我国古代“杨辉三角”也隐含着数学结构和黄金分割。

  对于如何理解“黄金分割”,袁亚湘院士举了一个形象的例子——“黄金分割其实是个形容词,指的是金子般的比例,把美好的东西用金子来形容。”

  如今,黄金分割的应用已经不仅仅是数学问题,它广泛运用于建筑、设计、美术等各方面作为审美要求,还被应用到生物学、音乐、物理学、经济学、心理学,对人类影响十分深刻。

  数学中的“优化法”

  甚至与我们每个人的决策息息相关

  黄金分割除了为我们带来美感之外,还能让我们的生活更加高效。

  袁亚湘院士为现场的学子们揭秘,黄金分割法本质上是一种优化的方法,利用各种优化方法我们可以把许多复杂的问题变简单,甚至可以化劣势为优势。

  比如每个人都熟知的“田忌赛马”,历史上著名的欧拉七桥问题,以及日常生活中快递员如何根据最短路径投递,还有力学中的结构最优、材料科学中的最小能量、金融学中的最大利润最小风险、生命科学中的DNA序列……都涉及到有趣的优化问题。甚至在科学防疫中,优化方法用于血液检测,大大提高了工作效率。

  我们生活中到处存在着优化与决策问题,而数学恰恰能帮助我们,在那些看似枯燥的数字与符号背后,其实藏着无比美妙的世界。

  袁亚湘院士告诉现场学子们,不需要做决策的事其实很少,任何存在决策的问题都是优化问题。他鼓励大家,不仅要用优化思维武装我们的大脑,也要学会优化自己的人生。

  科学Q and A

  问:袁院士您曾说过,原则上不鼓励给孩子报课外班,超前学习可能导致孩子养成不好好听课的习惯,实际上却似懂非懂,应该培养孩子的兴趣。但是现在的家长都在超前教育,您怎么看?

  袁院士:就像小孩学走路都要学好几个月,不能一上来就跑步或者滑冰。学校有教学大纲,比如初一初二的孩子在课外班提前去学初三的内容,这种超前我是不主张的。因为课外超前学过,回到学校往往觉得自己比别人强,就会大意,回到学校不认真听讲,使得孩子没法养成好的学习习惯。这在中学还看不出来,因为中学数学还不是太难,但是你现在养成坏习惯,到了大学甚至以后影响会更大。

  另外,超前学习会导致很长一段时间不学新东西,会有一个空档期。一个人如果长时间不学习新东西,就容易养成惰性,我们强调学习是要不断学习新事物,要有好奇心。

  问:做科学研究遇到困难时,您是如何面对和解决的?

  袁院士:做科学研究一定会有困难,做任何事都会有很多困难,我们学习也这样,克服了困难,就会有成就感。

  所以同学们要记住,有困难是件好事,没困难就麻烦了,说明你没有进步,碰到困难是高兴的事情,但是你的心态要积极乐观。面对困难一定要思考,你目前已有的方法对不对,能不能再换个方法。也许今天心情不好,放一放,明天来解决。最重要是动脑筋,不要沉浸在困难给我们创造的情境中,而是要退出来想办法。

标签:黄金分割;袁亚湘;优化;困难;孩子;数学;院士;埃及金字塔;巴黎圣母院;优化方法 编辑:林辰辰
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