看破迷雾的盲人数学家

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  在大多数人的印象中,数学永远是和复杂的公式、连串的数字、繁杂的图形以及无尽的推算联系在一起的,而想要成为一名数学家,眼睛自然是必不可少的“工具”,无论是计算还是推导,都要在“看见”的基础上才能进行,如果眼睛失明,那么想要研究数学则可谓难如登天了。
  但是,对一些人来说,失明不仅没有断绝他们的数学天赋,反而给了他们比常人更好的条件,能够用手、用心、用脑“看到”我们视线之外的数学之灵。
  靠想像力取胜——
  几何学家伯纳德·莫林
  1959年,美国数学家斯梅尔证明了微分拓扑学中的一个非常有趣的问题:在允许与自身相交的情况下,是否有可能无损地、平滑地、不留折痕地把一个球面的内侧翻到外面来?答案是肯定的,并且球面外翻的方法不只一种。斯梅尔的论文一出世便引发热议,人们很快证明了他论文中的方法是可行的,但是论文中展示的过程却过于复杂,令人发晕。
  法国物理学家马赛尔·弗诺萨特对斯梅尔提出的“球面外翻”理论很感兴趣,他向伯纳德·莫林发出邀请,希望可以与之一起合作,制作球面外翻的新模型。莫林经过多年的努力,终于在1967年正式发表了球面外翻的过程模型。外界对此颇感震惊,因为想出这个模型的莫林,是一名不折不扣的盲人。
  1931年,伯纳德·莫林在上海出生,他的父亲是法国银行家,长期在上海工作。莫林从小就表现出对于光学现象的喜爱,讲述色彩的书本、五颜六色可以变换的万花筒、鲜艳明丽的风景画片都让他爱不释手。然而不幸的是,莫林没能在这彩色的世界中生活得太久,他出生不久就患上了青光眼,到法国接受治疗也没能痊愈,而六岁时,由于视网膜撕裂导致他完全失明,从此以后,他的世界就只剩下了黑色。
  失明之后,莫林被父亲送到了法国,并在当地的盲哑学校上学。在学习中,他表现出对数学和哲学的兴趣,莫林的父亲觉得,眼盲的莫林无法在数学上有所建树,因此让他专心学习哲学。然而,在学习了几年之后,莫林终于认识到,数学才是自己的最爱,于是他毅然放弃了哲学,开始了自己的数学之路。
  让人意想不到的是,失明不仅没有影响莫林的空间想像力天赋,反而还给他帮了大忙。在莫林看来,数学想像力可以分为两种:一种是“时间想象”,也就是通过线性的步骤来处理信息,比如一步接一步地进行长串计算、推导;另一种则是“空间想象”,也就是让人一次性在大脑中构建囊括所有信息的模型。莫林说,失明的缺陷让他在长串计算上举步维艰,但是却也使他的空间想像力比普通人更加精确纯粹。
  的确,眼睛能够帮助我们获得大量的信息,但是同时,眼睛也会“欺骗”我们、“误导”我们。比如在看一些三维幻觉图片时,我们经常会将一些明明是“凹陷”的图形看成“凸起”的,这就是视觉感知造成的错觉。而且视觉也常常会固定我们的思维,比如一提到“两个平面相交”,看过数学课本的人就会下意识地回忆在课本上画出的图例,这样一来就禁锢了想象,使原本“三维”的图形,不知不觉变成了“二维”的。
  而盲人则不用面对同样的问题,他们对于空间和形状的感知是通过触摸获得的,他们需要做的只是在脑海中通过想象来构造模型,空间想像力是每个人与生俱来的天赋,而常常使用这种想像力,盲人自然可以比我们“看”得更纯粹、更清晰。也难怪“球面外翻”这种复杂的拓扑模型是由莫林这位盲人数学家“想”出来的。
  事实上,有许多伟大的盲人数学家都在几何学上做出了杰出贡献,比如法国的路易·安东尼、俄罗斯的庞特里亚金等等,都用他们超凡的想像力,获得了常人难以望及项背的成就。
  以“心算”制胜——
  天文数学家卫朴
  不过,虽然眼盲能够帮助人们提升空间想像力,但是也并非意味着盲人数学家只能在几何学中有所建树,其实早在北宋时期,我国也曾出过一位盲人数学家——卫朴,当时的大科学家、政治家沈括对其推崇备至,亲自举荐他入“司天监”(掌管观察天文,并推算历法,元初掌天文历法的中央机构),主持修订历法,经过三年的努力,修成了新历《奉元历》。《奉元历》又称《十二气历》,定年为365天,大月31天,小月30天,与如今我们使用的阳历非常相似。
  卫朴是淮南人,他出身平民,却是个实打实的“天才”。据《梦溪笔谈》中记载,卫朴推算自古至今的日月蚀时间,只需要口念心算,从不出错;他身为盲人,虽然不能“过目不忘”,却有“过耳不忘”的能力,任何历法,只要有人念给他听,他就能背诵下来;他帮写历书的人校对,只需要对方读给他听,若是有错,即使只有一位数字出错也能马上发现;他计算大数乘除法的速度甚至让人的眼睛都跟不上。
  即使是与唐代编制《大衍历》的僧一行相比,卫朴也技高一筹。在《春秋》一书中,记载了当时曾发生过的36次日蚀,唐代以前的学者经过推算,验证出了其中的27次,唐代僧一行验证出了29次,已是一个不小的突破,但是到了卫朴这里,他却凭借自己强大的心算能力和天文知识,足足推算出了35次。
  通过卫朴演算天文历法的方法,沈括还总结出了等差级数的求和法,而这些已知的成就,也仅是卫朴全部学识的十之六七。
  卫朴的成功与其眼盲也有着千丝万缕的联系。数学一道,除了需要想像力的几何学,在算术之上,“专注”则是成功的关键。眼盲之后人的其他四感会变得敏感,记忆力也会增强,再加上排除了外界的干扰,能够专心致志地计算思考,也难怪卫朴能有远超前人的成就。
  其实若说到眼盲的数学家,最著名的还是非欧拉莫属。这位欧洲著名的大数学家并非天生眼盲,他是由于用眼过度、积劳成疾,两只眼睛一前一后地失明了。但是眼睛的失明并没有阻碍这位伟大的数学家追求知识与真理,他失明后的17年里,发表了比他前半生加在一起还要多的学术专著论文,将自己的光与热无私地奉献给了世人,无愧于历史上最伟大数学家的称号。
  上帝为你关上一扇门,必然会为你打开一扇窗。数学对于盲人科学家来说,正是上帝推开的那扇窗。相对于其他专业来说,数学对盲人来讲要容易得多,因为数学语言是最精炼、最简短的语言,薄薄的一页纸上记录的东西,换成其他学科或许要用几本厚厚的书籍才能记叙完全。而盲人则可以透过简单的公式,分析想象更为复杂的数学世界,并从中获得乐趣和真理。
  所以我们应该相信,天才之路一直就在我们脚下,即使命运会让我们摔得头破血流,但是也不会断绝我们的希望。只要有一颗坚定的心,我们也能像那些盲人科学家一样看破迷雾,获得属于自己的成功。
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