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山河令之明月照人归

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22-06-14 19:12操作
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给数学一本情书之45

帕斯卡与费马的友谊——概率学之起源


帕斯卡除了前面介绍的爱思考,神神叨叨之外还是一个非常温暖的人。法国瘟疫大爆发的时候,帕斯卡把自己别墅大门打开,让没有住处的人避难。其中一个人隐瞒了自己是密切接触者,造成了帕斯卡其他人的感染。即使是这样,帕斯卡也没有把别人赶出去,而是选择自己出去跟姐姐住。

 

很遗憾,帕斯卡死于这场瘟疫。

 

费马除了跟世人开了一个“空间太小,我就不写了”玩笑之外,本职工作做得也很好。虽然起步的公务员编制是买来的,但费马步步高升,足以证明他专业水平高。

 

费马关于数学探究,类似我们网上发文给想看的看,他也只是将自己发现和证明分享给自己数学家好友们。其中一个好友就是帕斯卡。

 

两个人讨论来,讨论去,讨论出了概率论起源。

 

把硬币竖放在桌上,两手拨动,开始旋转。停下来会是正面还是反面?

拿一把硬币抛向空中,像雨一样落下,叮叮咚咚,落在地上多少会是正面,多少会是反面?

向许愿池扔硬币,如果前面10次硬币都是反面,那么再抛一次会不会得到一个正面?

 

概率是什么?

概率是小溪上放逐的纸船,可能顺流而下,也可能被一阵风吹翻。


期望是什么?

期望是风声,水声,鱼游的声音都加上去,放下纸船的瞬间想象小船的轨迹。


方差是什么?

方差是小船可能意外的送给了一船花瓣,也可能不知道撞到哪个暗礁沉了。

 

对于经济学家来说,生活中一切都是经济行为。

对于概率论的专家来说,生活中一切都是概率。

因为有概率,所有有了对美好原景的期望,有了对失落的担忧。

而人生也在起起伏伏的方差范围之内,有了颜色和滋味。

 

后面的话:

期望是潘多拉盒子的最后一个希望的定量化,带给我们焦虑,也带我们走出低谷。

 

疯子:生活起起伏伏,如意的不如意的,期望的未曾想到的,这样就造成了每个人人生不同的厚度。


=================

几句闲话:

很遗憾的是图灵拒绝了我的书,原文是“这部分内容如果发到公众号、B站或视频号上都是不错的素材和内容。目前直接出书还不够达到出版要求”。我给他们发的是笛卡尔——解析几何之父,韦达——代数之父,泰勒——泰勒展开,欧几里得——公理化思维。这几章。

 

如果这几章不能打动编辑的话,那么估计专门管数学的编辑,

我对数学的感觉是灵动,有生命,有欢喜的,有蹦跶,有逗比的

很可惜,大家对于数学的理念不通。

 

我出于好奇把高考数学全国1卷做了一下,里面关于概率,微积分的题目有点意思。

不是很明白为什么那道概率证明题会让很多国内小孩为难。

那个证明很短,几乎只要初中能够画文氏图,只要理解条件概率的定义的都可以做。

如果数学只是公式,而不是最基本的自我理解,

那么数学还有什么意思?


===

感谢短消息给我姐妹,我写个数学故事,居然搬三次家,这是第四个帖子,

见谅,见谅,让我写完吧。。。。。。

 

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22-06-14 19:52操作
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给数学一本情书之46 ——

苏菲(Marie-Sophie Germain)——第一位女性数学家


拉格朗日读到一篇学生的论文,觉得精妙无比,想见见这学生。结果发现这学生从来没有来过学校,论文都是仆人教的。


拉格朗日提出一定要见一见这个学生,否则不给成绩。


就这样拉格朗日见到了苏菲。在苏菲就自己的论文回答了拉格朗日各种提问后,拉格朗日意识到她是一个数学天才,决定接受苏菲做他的学生,并单独教导她。


在当时的法国,女性是不能够接触大学受到教育的。苏菲之间的教育,都是通过在的图书馆,阅读大量的数学书籍得到的。而为了能够进入大学,她用了一个假名字。作业一直由仆人去交,直到拉格朗日提出见面的要求。


苏菲爱数学,也爱数学界的很多人。


当法国占领德国时,她写信给一位父亲的朋友,希望他能够去看看高斯,确保高斯的安全。她父亲的朋友是位将军,派了个仆人去高斯,高斯并没有受到被战火波折,但高斯一头雾水,这个法国的粉丝哪里来的?


事情过了后,苏菲写信给高斯,公开自己女性的身份,并把自己的研究和发现与高斯探讨。他们信件讨论内容就是费马大定理。虽然大定理没有被证明,不过苏菲做出了自己的一部分贡献,她所证明出来的定理被称之为Sophie Germain's theorem。


苏菲的工作在她在世时并没有发表,而是夹在她与拉格朗日,高斯,以及勒让德的信件和讨论中


这些在数学界金字塔最顶级的人都对苏菲报以了接受。


然而,世俗的偏见是狭隘的。巴黎理工并不愿意给苏菲颁发学历,并且谣言四起,认为苏菲与朗格朗日之间有着不清楚的关系。


最后,当苏菲病了躺在床上的时候,高斯在柏林舌战群雄据理力争,希望能够给苏菲一个名誉毕业生,但苏菲直到病死也没有等到。


高斯在苏菲逝去四年之后,给出的评价是

she proved to the world that even a woman can accomplish something worthwhile in the most rigorous and abstract of the sciences and for that reason would well have deserved an honorary degree.

她向世界证明女性也可以有严谨和抽象的思维,她应该为自己的思维而获得学历。


当世界对女性质疑逻辑思维能力的时候,苏菲突破了偏见,并永远记在人们心中。

所以,达芬奇密码中,那个精于密码学的女主角的名字叫,Sophie。

 

后面的话:

因为爱着同样的东西,所以心灵的共振会穿越岁月和江河。高山流水觅知音。

 

疯子:很感激在你身边真正陪伴你的人,也感激愿意带着你Logo在微博贴照片的人。

=====

闲话:

因为拉格朗日,高斯为苏菲背书,所以关于他们之间的绯闻很多。

 

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22-06-14 21:40操作
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这个链接进去例举了有史以来最伟大的女数学家。https://www.mashupmath.com/blog/famous-women-mathematicians?format=amp


她的贡献最终还是被法国科学院所承认。


Fig_Peach 发表于 2022-06-14 20:31

哈哈,如果不承认她的话

费马大定理就麻烦了。

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22-06-14 22:12操作
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回复 18695楼xbwjl的帖子

没有任何顺序

写完之后,我要重排顺序

就快结束了


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22-06-14 22:18操作
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回复 18701楼Fig_Peach的帖子

她死的太惨了

堪比中国古代十大酷刑


主要是她没有单独理论贡献

所以很少有数学史里面提


但她收集几何原本

评注很多几何著作

对几何的完整性资料有贡献

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22-06-15 00:21操作
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给数学一本情书之47 ——

纳什——非合作均衡


1964年纽约发生了一起凶杀案。

纽约时报头条发出呐喊,世风日下,世风日下,年轻女子被凶残的虐杀,37人围观,长达半个小时居然没有一个人报警。


真的是世风日下吗?

博弈论给出了解释。

假设每个人打报警电话的概率是p,那么除了自己外,其余36人至少有一个人打电话概率就是1-(1-p)^(36)。

哪怕每个人打电话的概率只有20%,那么除了自己剩下36人至少有一个人打电话概率就是99.97%。


亚当斯密的理论,每个人都在做对自己最有利的事情。

既然其他人中至少有一个人会打电话的概率那么高,那么为什么自己要去打电话?


但纽约时报的大声疾呼正说明了亚当斯密理论的漏洞。


纳什均衡说,每个人的选择应该是基于考虑了别人也考虑别人选择的选择。


我知道(I know),

你知道(You know);

我知道你知道(I know you know),

你知道我知道(You know I know);

我知道你知道我知道(I know you know I know),

你知道我知道你知道(You know I know you know);

……


如果知道别人都在基于这个概率做理性分析,都不会去打电话,

那么你还会不会拿起电话?


博弈论虽然是从冯·诺伊曼提出零和博弈开始。

但在中国的历史长河中,博弈并不是一个陌生的字眼。


齐景公两桃杀三义士,苏秦张仪合纵连横,诸葛亮草船借箭,

都是考虑对方反应之后制定的策略。


不同的是,西方希望用数学去捕捉人在各种状况下的九转回肠,

于是有了经济学——一个借助数学模型来描述和解释经济行为的学科。

 

后面的话:

人心九转哪是几个数学等式可以解释的。理性的相信有时候会带来温柔的一刀。


疯子: 我本姣姣似明月,奈何明月照沟渠。

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22-06-15 00:23操作
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给数学一本情书之48 ——

潘索(Louis Poinsot)——力学几何


潘索的名字几乎在中学物理书上很少看到,但他在几何学和工程学上的贡献却体验在每个高中生作业本上——作用力与反作用力的分析图。


每当要画摩擦力分解图,滑轮运动力的作用,重力和支持力,这些都离不开潘索。

那个从质点画图起源,就是潘索的力学几何。


潘索也是École Polytechnique(巴黎理工学院)培养出来的一名悍将,

他本来是从事土木工程方面的工程师,去中学教了两年数学。


因为在抽象数学方面贡献,被Imperial University of France选做总监,

之后回到École Polytechnique教授分析力学。


这位几乎可以称之为分析力学开山派的人物在中国的高中物理课本中却没有一丝痕迹,甚至连脚注都没有。


科学家不仅仅包括那些光芒四射的人,

也包括很多像潘索一样,为了整个学科的进步去推动车轮的人。


他们成为我们做作业的时候,用的方法,画的草图,

并且正是因为有了他们,以后的建筑学,工程力学才能一步步发展。


也许力学在四大物理学中是看上去最简单,但那上面没有一个符号是轻易得到的。


哪怕是数数这么简单的事情,也经历了希腊数字,希伯来数字,后来才有了阿拉伯数字。


人类在向未知挑战的时候,需要不断的扣动基石,才能扣动挡在前面的顽石。


而那些前仆后继的扣动,就化作了我们课本上一个个符号。


哪怕没有任何脚注,

没有任何人告诉你它的起源,

请也相信它的来之不易。


对于科学来说,没有一件事情是简简单单的得到的。


不管芸芸众人怎么样,科学界是不会忘记这样一个伟人的贡献。


1889年,Poinsot的名字被刻入巴黎铁塔。

月球上的火山口以Poinsot命名。

 

后面的话:

很偶然知道Poinsot的名字,想起高中在一次次画力的分解图,心中对这位前辈充满崇敬。


疯子:听,风在吹动,你留下的感动化作沙沙作响翻书声。

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22-06-15 02:10操作
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给数学一本情书之49 ——

安培(André-Marie Ampère)——卢梭理想国里走出来的谦谦君子


卢梭年幼的时候没有接受正规教育,在舅舅家借住时被要求去打工。卢梭认为男孩在传统教育接受知识有限,应该在阅读中接触各种知识。

安培父亲建立家庭图书馆,供儿子自由阅读。安培很小的时候就开始读达朗贝尔的百科全书,专门学了拉丁文,自学了欧拉的作品。


卢梭的父亲是一个钟表匠。在爱弥儿和理想国里, 卢梭鼓励动手能力。

安培父亲鼓励儿子折腾各种东西。安培非常喜欢实验。他在藏书室孜孜不倦所读的那么多数学书和动手能力终于很好的结合在了一起。


但作为自然主义教育启蒙的卢梭,是在称不上一个及格的父亲。尽管在文字上,卢梭有着对小孩有着深沉的爱。现实是,爱得如此深沉和细致,无法实施和给予,还是他们送育婴堂吧?!而且不仅一个,五个。卢梭把五个小孩都送给了育婴堂。爱弥儿更多的是卢梭对自己成才过程的思索和设想,并没有任何实践的经验。

文字和思想如此巧夺天功。


值得幸庆的是安培父亲在教育上对卢梭的推崇,仅限于对卢梭写出来爱和理念,而不是卢梭的行为上。

在父母的细心照顾下,安培自由的阅读,学习,做实验。


通过阅读,安培自学了以前所有的数学知识,在12岁的时候就已经开始阅读最前沿数学成果,18岁的时候就开始写数学论文。安培同样喜欢历史,自然,哲学,诗歌等其它方面。书和知识对安培来说,就是陪伴长大的朋友。


卢梭是个狂热社会活动者,生活的一半时间在流亡。

安培的父亲也积极参加革命活动。在安培19岁时,安培的父亲被送上了断头台。


性格已经养成的安培,表面上并没有被动荡的法国影响。他先是做数学教师,然后去大学做物理学教授。

只是给儿子取名字时,安培用父亲的名字表达了自己深沉的思念。


对安培来说,阅读和从事数学就像一种自然而然的温和亲近,身心放松的愉悦。

安培对数学没有极端尖锐的爱,没有去追逐最顶尖的最难的数学问题。


安培对于物理学写下光辉的一页是因为他朋友跟他说,hi, 物理中有个新的发现。

安培想了想,决定找出背后的数学原因,用公式表达出来。

之后就越写越多,安培打下来电磁学基本基础。

 

写在后面的话,

读完《爱弥儿》之后立刻读《忏悔录》,对我影响非常大。从此之后,我不再相信文字修饰下表达的爱情,而通过行为来判断。

 

疯子:尽信书,不如无书。理想主义是不是会在融入社会中坦荡无存?世间应该总有经过幻灭之后还保持内心一碗绿豆汤的人。


=====================

闲话:

那时候我意识到,一个人能写,跟他是不是真的有感情,有良心,有道德是两码事。。。。。

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22-06-15 12:04操作
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网上查的 -- 卢梭曾在《忏悔录》中如是说:我一想到要把孩子交给这样一个乱糟糟的家庭去抚养,我就感到害怕。如果把孩子交给他们去教育,那必然会愈教愈坏。育婴堂的教育,比他对孩子的危害小得多。这就是我决定把孩子送进育婴堂的理由。


会不会是他对自己幼年的成长环境非常厌恶,自己也没有信心能给孩子提供更好的环境,所以。。。


按现在的标准,给我一种特别渣爹/渣男的感觉。。。


xbwjl 发表于 2022-06-15 09:36

不是一个,是五个,五个,五个!


卢梭对我震撼太了了。


这家伙声称最爱的人,得到了爱情,母性,照顾

花了无数心血给予他从16岁到29岁的培养

帮他打开上层大门


在年老时找他,他都不肯多给一点钱。。。。

他写道,给多了她钱,怕她被人骗,所以还是不给了


这就是他对他宣称爱的人的态度。。。。


上面有人说到贵妇赞助

很多数学家,科学家如果不是家里有矿

很多都受到过贵妇的赞助



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22-06-15 21:14操作
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给数学一本情书之50

卡诺(Nicolas Léonard Sadi Carnot)——热力学开山鼻祖


与博尔达一样,卡诺也是一位军事工程师。这与École Polytechnique有关,因为它专门设立数学教学为军队培养工程师。

卡诺也是里面的学员,后来一直在工程军团做事。但在路易十八复辟Bourbon之后,原来跟着拿破仑的班底变得非常艰难。


在这样一个背景下,尽管卡诺考入了the Service of the General Staff,但并没有得到重用。

于是卡诺把身心投入到了科学研究上。他的待遇是,工资只拿到应该2/3,退役后没有退休金。


卡诺提出理论是1824年。

卡诺回答两个问题,热量理想状态如何无限制循环, 其他工作流体如何代替蒸汽提到效率。


卡诺提问和回答都太超前于当时的技术水平了。


在蒸汽机的鼎盛时期,燃烧效率只有3%。

这个时候讨论无限制循环的可能性,就像是一个天方夜谭的笑话。

卡洛理论无人在意,无人过问。


1832年,卡诺默默无闻穷困潦倒的死在一个私人庇护所里面,死时35岁。


直到1890年,卡诺的作品才得以再次出版。

之后Diesel才能在他理论的基础上做各种试验和制造。

1893年Rudolf Diesel设计了压燃式发动机,以柴油作为主要燃料,发动机的效率提高到50%。


此时距离卡诺理论的提出已经过去了半个多世纪。


王师北定中原日, 家祭无忘告乃翁。

卡诺,你看到路上穿梭不停的汽车吗?

每一台燃汽的汽车都有一个发动机,它被称之为汽车的心脏,里面基本原理就是卡诺循环。


卡诺被称之为热力学之父。


什么叫做科学家?

科学家是时代的先驱者,他们固守着理想国,希望做一些对后人有影响有意义的事情,以推动历史的车轮滚滚向前。

 

后面的话,

当坐在汽车里面,请缅怀一下这位逝去的先驱。

现世的冷遇并不能浇灭一个向科学问道人心中的微光,谢谢卡诺的坚持。


疯子:人生总要有点坚持,个人的价值在坚持中闪出微光。

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22-06-15 21:22操作
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回复 19116楼lightbluekev的帖子

总共54篇,还有3篇,最后一篇是大家留言汇总

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回复 19121楼的帖子


哈哈,就是看到你们说热力学,才让我想起卡诺

我的本意是一年54周

一周一篇

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回复 19136楼小花卷的帖子

除了开头和结尾

52+开头新年+结尾除岁

=54

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22-06-15 22:19操作
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回复 19137楼的帖子


啊,我记错了

只记得姓了

应该是

Nicolas Léonard Sadi Carnot


万分感激。。。。

当时就写了,也没查一下

结果名记错了。。。。

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22-06-15 22:47操作
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回复 19148楼Fig_Peach的帖子

我第一次看卡诺的故事还是因为看diesel的故事附带的

diesel,你看这家伙的名字直接是对标柴油就知道他有多出名了

当时他痛心疾首的高呼,为什么卡诺被忽视了那么多年


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22-06-15 22:56操作
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回复 19162楼Fig_Peach的帖子

哈哈,所以他名字不能写中文,因为一看就知道满大街加油站都飘着呢

写中文音译就没感觉了

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给数学一本情书之51 ——

艾达(Ada Lovlace):第一位计算程序员


"艾达,我的心和家安置的地方。"(Ada! sole daughter of my house and heart?)

这是诗人拜伦写给自己女儿艾达的诗。作为诗人拜伦对世界有着激越的爱和情感,是浪漫主义运动的启蒙人。虽然在艾达出生后,母亲就带着她离开了拜伦。


为了避免小孩像父亲拜伦一样癫狂的激情,作为数学家的母亲开始倾力培养女儿艾达的逻辑思维能力。


拥有诗人父亲和数学家母亲基因的艾伦,赋予了科学诗意的浪漫,想象的翅膀。


巴贝奇是个机械制作的天才,制造了一台机械计算器。

这个机械计算器,包括了输入,输出的设想,甚至保存了存储的功能。


当艾达参观巴贝奇(Charles Babbage)机械制造时,一下子就被震撼。

冰冷的机械传动在她眼中有了生命的触感。她成了巴贝奇的助理和朋友。

 

巴贝奇提出用数字来编程计算机的设想,虽然这个想法没有足够的财力去支持巴贝奇去完成他的设想。

当世人当这是巴贝奇的玩笑时,艾达却倾注了女子特有的热情和细腻,将巴贝奇的演讲,笔记详细的注释,并且提出程序执行的理念。


虽然这些都没有做出来,但这些笔记正是计算机一步步被发明出来台阶。

 

从飞机上窗户向外看,

一片茫茫云海,不知何起,不知何踪。

飞机慢慢下降。云海露出一丝踪迹。

慢慢有了阡陌,有了灯火,有了跑道。

指挥灯一闪一暗。

 

二进制是世界上最奇妙的进制。

所有符号,所有要求,所有动作都可以通过开关之间组合来完成。

2的一次方是2,二次方是4,五次方是32,十次方是1024,100次方是100...000(1后面30个零)……

中文字典大概有十万个字,英文字典大概有60万字。

无数电路压制在一起就可以表达千愁万绪。

人类能够用语言交流,那机器也能够用电路的一闪一暗来表达所有的意思。

 

从算筹到计算机,人类从迷雾的云海中慢慢摸索出机器与人交流的方式。

所有的计算机语言初级书,第一句话都是“Hello World”。

这是计算机对人类的一声问好。

也是无数,一点点拨开云雾的前辈们,对计算机前你的一声问好。

 

130年之后(1970年)一种编程语言,取名叫做Ada,以纪念这位世界上第一位程序员——艾达,一位给与机械诗意翅膀的女子。

 

后面的话:

“如果你不能给我诗歌,那么能够给我诗一样的科学吗?(If you can''''''''t give me poetry, can''''''''t you give me poetical science?)”——艾伦

 

疯子:每个人对自己挚爱的东西,都愿意赋予美丽和想象的翅膀。



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