r /> 前 言
众所周知,数学是极为重要的。在现代社会,数学作为一种
国际语言已成为每一个实施教育的国家必须讲授的课目,每天也
都有无数的人在学习数学。而其中或许有着s数不清的人困惑于一
个问题:数学究竟有什么用?
当然,简单的算术是我们生活中须叟不可离的,学习它的必
要性无需强调。然而,我们为什么要学习那些由许多复杂符号组
成的抽象的难以理解的数学呢?它似乎离我们相距很远,在人类
的生活中似乎难以寻觅到它的芳踪。
如果你抱有这样的疑问,那请你翻阅一下你手中的这本书。
本书从日常生活、自然、音乐、体育、艺术、建筑、天文历
法、科学技术、经济、社会科学等方面选取了与数学相关的若干
有趣题材进行了简要介绍。这些题材不过是数不清的数学之用中
的非常少的一部分,然而仅仅通过它们,你或许就已惊讶地发
现:数学,抽象的数学,其实是无处不在的。在人类生活的差不
多每一方面,都留有数学的印迹!
这一追寻和发现数学脚印的过程,还会成为你反复体验“从
惊讶到思考”的快乐之旅。你可以从不断的惊讶中,深入思考数
学与人类社会的密切联系、数学的奇特、数学之美、数学的力
量…从而增进对数学本质的理解,更深刻地感受、领悟数学。
本书是一本数学科普读物,可供广大师生及其他数学爱好者
阅读。
第四章 艺术中的数学
4.1 笔墨官司
数学和文学自古以来就被认为是相距甚远的两门学科。然而
在电脑的帮助下,数学现在已担负起作者考证的重任。
各个作家经历不同,遣词造句的风格也不同。这种风格可在
一定程度上通过数量特征来刻画。例如,句长和词长、关键字、
对常用词汇搭配的使用频率等。因此像罪案现场的嫌疑人会留下
指纹一样,文章的作者也会在有意无意之间留下自己的文字“指
纹”。借助电脑与现代数理统计知识,人们就能比较有效地检测
出这一“指纹”,从而确定某作品的真正作者。
我们下面举几个例子。
《静静的顿河》是一部世界闻名的小说,作者肖洛霍夫也因
这一作品而荣获诺贝尔文学奖。可前苏联作家亚历山大·索尔仁
尼琴与罗伊·麦德维杰夫指控肖洛霍夫是个骗子,他们声称这部
杰作的真正作者是哥萨克民族主义者费奥多尔·克鲁乌科夫。他
们认为,克鲁乌科夫1920年死后,肖洛霍夫意外地获得了这位
已去世作家未出版作品的手稿。肖洛霍夫仅仅重新改写了前两卷
的5%与后两卷的30%,就以自己的名义发表了。
为了解决这一文坛上多年悬而未决的疑案,前苏联文学教授
盖尔·克其萨用电子计算机对文学作品进行了分析研究,其别具
一格的论文发表在世界知名的权威性杂志《计算机与人文科学》
上,曾轰动一时。
克其萨教授与他的同事,使用一台IBM370/155电子计算机
对《静静的顿河》的文章风格与其他一些特点与克鲁乌科夫的公
认作品,进行了统计分析:抽取样品,编制程序,测定句子的长
度,计算词类的分布与组合情况,力求得出一个客观的结论。他
们主要研究了三个重要参数,为了对比,把肖洛霍夫的无可争辩
的作品作为**组,《静静的顿河》作为第二组,克鲁乌科夫的
作品作为第三组。
**个参数是一部作品中不同词汇总量与总词汇量的百分
比。统计结果表明:**组为65.6%,第二组为64.6%,两者
非常接近。而第三组却只有58.9%,明显低于前两个数据。
第二个参数是词汇分布频谱。他们选取了20个俄文中常见
的词汇来研究比较,结果发现它们占作品中全部词汇的百分比分
别是:**组22.8%,第二组23.3%,第三组26.2%。也是第
一组与第二组比较接近。
*后一个参数是作品中只出现过一次的词汇所占的百分比。
对此,肖氏的作品为80.9%,《静静的顿河》为81.9%,克氏的
作品则只有76.9%。
在对文章的风格及其他特点进行统计分析后,他们得出所有
参数都存在一个一致的趋势,即克鲁乌科夫的作品与《静静的顿
河》之间存在着显著的统计差异。数理统计使这一争论得以明
了:肖洛霍夫确实是《静静的顿河》的作者。
另一个有名的例子是,关于戏剧《托马斯·莫尔爵士的书二》
的作者不明问题。这部剧作的写作年代大约在1593年,一直沉
睡在伦敦大英博物馆里。它的作者究竟是谁,历来是不解之谜。
虽然有人认为此戏剧是莎士比亚的作品,然而却一直没有可信赖
的证据。
1980年英国的数学家托马斯·麦利亚姆运用计算机解决了
这一文学界多年来的难题。
托马斯找来三篇莎士比亚的代表作(《恺撒》、《泰尔亲王配力
克里斯》、《泰特斯·安德洛尼克斯》),用电脑找出它们共有的
41处特征。也就是说,这成了莎士比亚作品的文字指纹。然后
托马斯再找出《托马斯·莫尔爵士的书》的文字指纹,与莎士比
亚的进行比较。结果发现了40处相同,由此他确信这出戏剧是
莎土比亚的作品,并将此结果进行了发表。
在日本,一个文字指纹研究的例子是关于日本著名长篇小说
《源氏物语》的作者问题。紫式部著的《源氏物语》共54卷,但
人们对后半部的10卷一直怀有疑问,*终文字指纹研究发现这
是紫式部的女儿所作。
在中国,也有人对《红楼梦》的作者之谜做出过类似的
研究。
4.2黄金分割与艺术
将一条线段分为两部分,让原线段与较长部分的比恰好等于
较长部分与较短部分的比。这就是中学几何课本中提到的黄金分
割问题。若C为线段AB的满足条件的分点,则可求得AC约为
0.618AB。这个分割在课本上被称作黄金分割,我们有时也可说
是将线段分成中末比、中外比或外内比。而黄金分割中较长部分
与整个线段的比值(约为0.618)称为黄金比、黄金数或黄金分
割数。需要说明一点,也有许多资料将其倒数(约为1.618)称
为黄金分割数。
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