讓我們走進數學,了解數學!

對於數學,我想必大家都不陌生。 可誰又能更深入地了解數學呢?無非就是談論學習上的事情吧。其實不然,數學也有和其他學科有著很大的聯繫呢。而且,生活中,我們更不能少了數學。今天,我就向大家好好的介紹一下數學。

首先,我要為大家介紹一下數學和音樂之間的關係:數學和音樂位於人類精神的兩個極端,一個人全部創造性的精神活動就在這兩個對立點的範圍之內展開,而人類在科學和藝術領域中所創造出來的一切都分布在這兩者之間。音樂和數學正是抽象王國中盛開的瑰麗之花。有了這兩朵花,就可以把握人類文明所創造的精神財富。

在數學家創造活動中,同樣有情感、意志、信念、冀望等審美因素參與,數學家創造的概念、公理、定理、公式、法則如同所有的藝術形式如詩歌、音樂、繪畫、雕塑、戲劇、電影一樣,可以使人動情陶醉,並從中獲得美的享受。

(1) 人聲天然地劃分為四個聲部,任何複雜的多聲部音樂作品都可以規範為四部和聲。我們平時所彈奏的鋼琴作品的曲式結構,大多數都是“古典四方體”方整結構,即4+4+4+4…… ,4小節為一樂句,8小節為一樂段。

(2) 更顯神秘莫測,常用的七聲音階由七個音級組成,巴洛克時期以前採用中古教會七種調式,19世紀民族樂派之後中古教會七聲調式部分地得到復興。太陽光譜由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七色組成,以牛頓為代表的科學家,曾對“七音”與“七色”之間奧妙的對應關係進行過有趣的探索。人體生理結構分為七大系統。舊約聖經中上帝創造世界用了七天,因此一個星期有七天。就連神話中的牛郎織女也選“七夕”(農曆七月初七晚上)來相會。化學元素是物質世界的基礎,門捷列夫發現的“元素周期表”的結構圖中有七個橫行,七個周期,還有七個主族,七個副族。

任何空間物體、圖形都可以簡化、抽象為點 — 線 — 面 — 體幾何圖形,顯示出數理統一與和諧的美。同樣任何鋼琴作品也可據此進行簡化和抽象。例如:橫向時間系列分為樂句 — 樂段 — 樂章 — 套曲;縱向空間系列分為音級 — 音程 — 和弦 — 和聲;鋼琴織體層次分為單音一單聲部一聲部層(或伴奏層)織體類型。

而且,數學在藝術領域的套用是多方面的,數學打開了通向一個廣闊知識領域的大門,而藝術家則用它建造了一個富有視覺美感的大花園。

鑲嵌圖形是平面幾何圖形的一種,規則的平面分割叫做鑲嵌,鑲嵌圖形是完全沒有重疊並且沒有空隙的封閉圖形的排列。一般來說, 構成一個鑲嵌圖形的基本單元是多邊形或類似的常規形狀,如正三角形、正方形、正六邊形、圓等,這些圖案常在鋪設地面的磚、和牆體裝飾畫上出現。但許多其他不規則多邊形平鋪後也能形成鑲嵌圖形。荷蘭“圖形藝術家”埃舍爾在他的鑲嵌圖形中利用了這些不規則的基本圖案,用幾何學中的反射、平滑反射、變換和鏇轉來獲得更多的變化圖案。通過精心設計使這些基本圖案扭曲變形為動物、花、鳥和其他的形狀。這些通過三次、四次甚至六次的對稱得到鑲嵌圖形。其藝術效果既是驚人的,又是美麗的。

多面體是立體幾何學研究的常見對象。四面體、正方體、六面體、十二面體被稱為“理想多面體”,將這些理想多面體中的若干個勻稱地交叉並且使它們呈半透明狀態,使其每個都可以透過其它得以辨認,就得到木版畫“四個常規的幾何體”。

“非歐幾何”是高等數學研究的內容之一。與“歐氏空間”不同,“非歐空間”的面是曲面,它與我們常見的平面從視覺感觀上有很大的不同。藝術家們用他們敏銳的目光和靈巧的雙手將“非歐空間”活靈活現地表達出來。例如版畫“圓形限制3”是表示“雙曲線空間”的作品,“雙曲線空間”這是非歐幾理德幾何學的兩種空間之一。要得到這個空間的感覺,必須想像你實際上是在圖像的內部。當你從中心走向圖像的邊緣,你會象圖像里的魚一樣縮小,從而達到你移動後的實際位置,這似乎是無限的。而實際上你仍然在這個雙曲線空間內部,你必須走無限的距離才能到達歐幾里德空間的邊緣。當然,如果你仔細觀察的話,還能注意到一些其他的事情,例如,所有類似的三角形都一樣大小,三角形的內角和不等於180度,你能畫沒有直邊的卻有四個直角的圖形,就是說這個空間沒有任何正方形或矩形。

藝術家如果只是簡單地畫一些幾何的圖形並把它們放在一起,這樣我們也許永遠不可能聽說他或他的作品。但藝術家將幾何圖形進行組合變化,加入其它藝術素材,從視覺上給了我們一種奇異的美的刺激,使我們對他的畫刮目相看,並留下永恆的記憶。同時,通過藝術家們的作品使我們對幻想的世界、數學的世界與現實的世界間的關係有了進一步形象直觀的感知。

生活中,處處都可見數學,在這兒,我就不多介紹了,大家可以留心觀察一下生活中數學的足跡。

由此可見,數學不僅是一門學科,更能打開通向一個廣闊知識領域的大門。讓我們都好好的體會數學的益處吧!