|
數(shù)學(xué),無時無刻不散發(fā)著它獨特的魅力。上到宇宙飛船遨游外太空,下至小商小販行走菜市間,這門與每個人生活都息息相關(guān)的學(xué)科一直在默默地推動歷史前進的腳步。每一次科技革新,每一次學(xué)術(shù)突破,數(shù)學(xué)已經(jīng)延伸到各個領(lǐng)域并且起到了不可替代的作用。 在近代史上,有三個時間轉(zhuǎn)折點對人類文明的進步至關(guān)重要,每一個轉(zhuǎn)折點都是科技技術(shù)突飛猛進的更替,我們把這種轉(zhuǎn)折點稱為——工業(yè)革命。 工業(yè)革命給生產(chǎn)方式帶來了徹底的改變,可以說每一次工業(yè)革命對于人類文明的推力都是巨大的,今天我們就來盤點一下:三次工業(yè)革命中,數(shù)學(xué)究竟起到了多么重要的作用。 第一次工業(yè)革命起源于18世紀(jì)60年代的英國,這次工業(yè)革命也開創(chuàng)了以機器代替手工勞動的時代,極大的提高了生產(chǎn)力,進一步瓦解了封建統(tǒng)治的壓迫。而推動第一次工業(yè)革命開始的主要標(biāo)志就是蒸汽機的改良和紡織機的發(fā)明。而我們知道,將微積分學(xué)深入發(fā)展是18世紀(jì)數(shù)學(xué)的主流,這種發(fā)展是與廣泛的應(yīng)用密切交織在一起的。十八世紀(jì)中,包括牛頓和萊布尼茲在內(nèi)的許多大數(shù)學(xué)家都在為這門學(xué)科的完善付出了時間與精力。而正是微積分的應(yīng)用解決了對于運動和能量轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)運算,才幫助瓦特進行蒸汽機的改進以及紡織機的發(fā)明。在人類文明近代史上,數(shù)學(xué)的重要性被科學(xué)家們所認(rèn)知,在數(shù)學(xué)方面上的投入和研究也開始不斷加大。 第二次工業(yè)革命始于19世紀(jì)60年代后期,在這段時間,由于科技水平的提高,涌現(xiàn)了一系列的重大發(fā)明。1866年,德國人西門子第一次制造了發(fā)電機,到了70年代,實際可用的發(fā)電機正式面世。電器開始用于替代機器,成為補充和取代以蒸汽機為動力的新能源。隨后,電燈、電車、電影放映機相繼問世,人類進入了“電氣時代”。與此同時,科學(xué)技術(shù)的進步也帶動了電訊事業(yè)的發(fā)展。19世紀(jì)70年代,美國人貝爾發(fā)明了電話,90年代意大利人馬可尼試驗無線電報取得了成功,都加快了信息傳遞交流的速度。世界各國的經(jīng)濟、政治和文化聯(lián)系進一步加強。這兩樣最為重要的發(fā)明都是電磁理論的實際應(yīng)用,而電磁理論是當(dāng)時數(shù)學(xué)分析、偏微分方程等數(shù)學(xué)學(xué)科取得巨大發(fā)展的直接產(chǎn)物。如法國數(shù)學(xué)家泊松,安培等人運用微積分奠定了電磁作用的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)王子高斯不僅對電磁理論卓有貢獻,而且他本人就是電報裝置的發(fā)明者;至于現(xiàn)代無線電通信技術(shù),則是麥克斯韋從數(shù)學(xué)上預(yù)報了電磁波的存在。這些偉大的數(shù)學(xué)家們對推動第二次工業(yè)革命和為發(fā)明家們提供理論基礎(chǔ)立下了汗馬功勞。 我們把目光投向現(xiàn)代,第三次工業(yè)革命由于其特點又被稱為第三次科技革命。因為這次的變革不只是對工業(yè)生產(chǎn)上取得了巨大的效益,在平民的生活中,也產(chǎn)生了翻天覆地的改變。 從20世紀(jì)40年代開始的第三次產(chǎn)業(yè)革命,主要是電子計算機的發(fā)明使用、原子能的利用以及空間技術(shù)、生產(chǎn)自動化等。愛因斯坦利用數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)出的著名公式E=mc2為原子能的釋放提供了科學(xué)依據(jù)。而也是在愛因斯坦和他的質(zhì)能方程的幫助下,開發(fā)出了毀天滅地的暴力武器——原子彈,也間接起到了終止第二次世界大戰(zhàn)的作用。戰(zhàn)爭過后,原子能的應(yīng)用也被引導(dǎo)向民用,核電站的開發(fā)極大的緩解了我們能源不足的生活問題。 而計算機誕生所帶來的影響我想不用大肆渲染讀者們也都有著深刻的體會。時至今日,計算機和互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為了我們身邊不可替代的一部分。一串串由簡單的1和0所組成的數(shù)據(jù)流推動著社會的發(fā)展,刺激著科技的進步,也為每一個普通人提供著便利。在計算機發(fā)展史上每一個重要節(jié)點,都有著無數(shù)數(shù)學(xué)家們的足跡。例如圖靈從數(shù)學(xué)上證明了制造通用數(shù)字計算機的可能性,數(shù)學(xué)家馮諾依曼提出的設(shè)計思想是設(shè)計制造現(xiàn)代計算機的基礎(chǔ)等等… 對于第三次科技革命,可以說沒有數(shù)學(xué)家們的參與和數(shù)學(xué)理論的應(yīng)用是不可能完成的。數(shù)學(xué)也如同開篇所說變得越來越和我們息息相關(guān)??梢灶A(yù)見,在不遠(yuǎn)的將來,隨著數(shù)學(xué)研究的愈發(fā)深入,我們還會迎來第四次,第五次工業(yè)革命。數(shù)學(xué),成為了人類文明的參與者,數(shù)學(xué),成為了人類文明的見證者。 作者:黃雷,中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院 |
|
|