數(shù)學(xué)空間的機(jī)智/科學(xué)新探索讀本

前言

　　本套科普?qǐng)D書(shū)定位于青少年課外科學(xué)普及、課堂科學(xué)素養(yǎng)的補(bǔ)充。既立 足于科學(xué)“新”探索——科學(xué)的新發(fā)現(xiàn)、新問(wèn)題、新角度、新觀點(diǎn)，力爭(zhēng)提 供新穎別致的寫(xiě)作和閱讀角度，讓青少年在平實(shí)、簡(jiǎn)單、有趣的文字中認(rèn)識(shí) 科學(xué)、親近科學(xué)、走進(jìn)科學(xué)，激發(fā)他們?cè)诹?xí)以為常的科學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律中進(jìn)行 新的發(fā)現(xiàn)和思考；同時(shí)也將立足于課堂知識(shí)，是青少年科學(xué)課堂知識(shí)有益、必要、恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)充和擴(kuò)展，架起普通常識(shí)和科學(xué)探究之間的橋梁，鼓勵(lì)學(xué)生 從當(dāng)下出發(fā)，從課堂出發(fā)，從生活出發(fā)，探究大千世界、萬(wàn)物原理，在課堂 內(nèi)外、自身與世界之間獲得探究的樂(lè)趣和自信，拉近科學(xué)與普通人的距離。上述兩點(diǎn)，是本套叢書(shū)的編寫(xiě)定位和立足角度。本套叢書(shū)首批設(shè)計(jì)16冊(cè)，包括小學(xué)8冊(cè)，初中8冊(cè)，核心內(nèi)容涵蓋基礎(chǔ)教 育各學(xué)科科學(xué)素養(yǎng)全部知識(shí)點(diǎn)，圍繞國(guó)家基礎(chǔ)教育課程標(biāo)準(zhǔn)所列知識(shí)內(nèi)容，力求做到既同步于課堂知識(shí)，成為學(xué)生學(xué)習(xí)的助手、伙伴、老師，又獨(dú)立于 課堂體系，是其豐富的、有益的、最新科學(xué)知識(shí)的補(bǔ)充擴(kuò)展；既是科學(xué)第二 教材、科學(xué)趣味讀本，也是課外活動(dòng)手冊(cè)、家庭科學(xué)活動(dòng)材料?？梢耘浜闲?學(xué)一年級(jí)至初中三年級(jí)共九年學(xué)段同步閱讀，也可獨(dú)立成體系，供小學(xué)、初 中任何年級(jí)學(xué)生成套獨(dú)立閱讀。叢書(shū)從不同的角度切入，涵蓋生理、心理、天文、地理、自然、動(dòng)物、植物、空間、能源、科技等方方面面。叢書(shū)力求 圖文并茂，在文字?jǐn)⑹龊鸵龑?dǎo)的同時(shí)，提供大量精美精致的圖片，讓小讀者 在深入淺出的故事中走進(jìn)科學(xué)殿堂，早日成為未來(lái)具有科學(xué)素養(yǎng)的公民?！犊茖W(xué)新探索叢書(shū)》編寫(xiě)組 二○一一年四月

內(nèi)容概要

　　《科學(xué)新探索讀本：數(shù)學(xué)空間的機(jī)智》是《科學(xué)新探索讀本》系列叢書(shū)之一，共分四篇，內(nèi)容包括：生活中的數(shù)學(xué)、故事中的數(shù)學(xué)、經(jīng)典數(shù)學(xué)問(wèn)題、經(jīng)典數(shù)學(xué)人物。本書(shū)力求圖文并茂，在文字?jǐn)⑹龊鸵龑?dǎo)的同時(shí)，提供大量精美精致的圖片，讓小讀者在深入淺出的故事中走進(jìn)數(shù)學(xué)殿堂，早日成為未來(lái)具有科學(xué)素養(yǎng)的公民。

書(shū)籍目錄

生活中的數(shù)學(xué)神秘的大自然動(dòng)物中的數(shù)學(xué)天才奇妙的人體人生格言與數(shù)學(xué)足球里的數(shù)學(xué)最美的比賭博中的數(shù)學(xué)問(wèn)題揭開(kāi)密碼的神秘面紗電腦算命真與假家務(wù)中的大學(xué)問(wèn)故事中的數(shù)學(xué)富蘭克林的遺囑與拿破侖諾言巴霍姆圍地神跑手永遠(yuǎn)追不上烏龜棋盤(pán)上的麥粒百錢(qián)買(mǎi)百雞數(shù)學(xué)偵探帕斯卡三角形與道路問(wèn)題3根指揮棒和12個(gè)直角奇怪的遺囑米蘭芬算燈經(jīng)典數(shù)學(xué)問(wèn)題畢達(dá)哥拉斯定理費(fèi)馬定理哥德巴赫猜想哥尼斯堡七橋問(wèn)題古希臘三大幾何問(wèn)題羅素悖論——數(shù)學(xué)危機(jī)的導(dǎo)火索四色猜想永遠(yuǎn)逃不出的數(shù)學(xué)黑洞經(jīng)典數(shù)學(xué)人物幾何之父——?dú)W幾里得數(shù)學(xué)之神——阿基米德天才數(shù)學(xué)家——?dú)W拉科學(xué)巨人——牛頓數(shù)學(xué)王子——高斯扭轉(zhuǎn)“乾坤”的數(shù)學(xué)家——黎曼數(shù)學(xué)界的亞歷山大——希爾伯特將名字寫(xiě)在月球上的人——祖沖之日累月積見(jiàn)功勛——華羅庚十年磨一劍——陳景潤(rùn)

章節(jié)摘錄

　　蜜蜂　　18世紀(jì)初，法國(guó)學(xué)者馬拉爾奇測(cè)量了蜂房，發(fā)現(xiàn)蜂巢是嚴(yán)格的六 角柱體，一個(gè)挨著一個(gè)，中間沒(méi)有一點(diǎn)空隙。從正面看去它是鑲嵌得 天衣無(wú)縫的正六角形，蜂房的底都是由三個(gè)全等的菱形組成的。有趣 的是無(wú)論哪個(gè)蜂巢，組成底盤(pán)的菱形的所有鈍角都等于109°28′，所 有銳角都等于70°32′。在2 200多年前，古希臘數(shù)學(xué)家帕波斯就在 他的著作《數(shù)學(xué)匯編》中寫(xiě)道：蜂房里到處是等邊等角的正多邊形圖案，非常勻稱(chēng)規(guī)則。在數(shù)學(xué)上，如果用正 多邊形去鋪滿(mǎn)整個(gè)平面，這樣的正多 邊形只可能有3種，即正三角形、正 方形和正六邊形。蜜蜂憑著它本能的 智慧，選擇了角數(shù)最多的正六邊形。這樣，他們就可以用同樣多的原材料，使蜂房具有最大的容量，從而貯藏更 多的蜂蜜。華羅庚曾對(duì)蜂房作過(guò)十分 形象的描繪：“如果把蜜峰放大為人 體的大小，蜂箱就成為一個(gè)20公頃的密集市鎮(zhèn)。當(dāng)一道微弱的光線 從這個(gè)市鎮(zhèn)的一邊射來(lái)時(shí)，人們可以看到是一排排50層高的建筑物。在每一排建筑物上，整整齊齊地排列著簿墻圍成的成千上萬(wàn)個(gè)正六角 形的蜂房?！毙⌒〉姆涑玻嵌嗝吹牟豢伤甲h！除了蜂巢，蜜蜂的“圓舞曲”也是非常神秘的。每天清晨，當(dāng)太 陽(yáng)升起在地平線300時(shí)，蜜蜂中的“偵察員”就飛出偵察蜜源。偵察 蜂找到距蜂箱100米以?xún)?nèi)的蜜源時(shí)，即回巢報(bào)信，在蜂巢上交替性地 向左或向右轉(zhuǎn)著小圓圈，以“圓舞”的方式爬行。如果蜜源在距蜂箱 百米以外，偵察蜂便改變舞姿，呈“∞”字。如果將全部爬行路線相 連，直線爬行的時(shí)間越長(zhǎng)，表示距離蜜源越遠(yuǎn)。直線爬行持續(xù)1秒鐘，表示距離蜜源約500米；持續(xù)2秒，則約100米。除此之外，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，有研究顯示：蜜蜂可輕易破解多年 來(lái)全球數(shù)學(xué)家絞盡腦汁難以攻克的數(shù)學(xué)難題——“旅行商問(wèn)題”?！奥?行商問(wèn)題”也被稱(chēng)為“旅行推銷(xiāo)員問(wèn)題”，是指一名推銷(xiāo)員要拜訪多 個(gè)地點(diǎn)時(shí)，如何找到在拜訪每個(gè)地點(diǎn)一次后再回到起點(diǎn)的最短路徑。規(guī)則雖然簡(jiǎn)單，但在地點(diǎn)數(shù)目增多后求解卻極為復(fù)雜。多年來(lái)全球數(shù) 學(xué)家絞盡腦汁，試圖找到一個(gè)高效的算法，近來(lái)在大型計(jì)算機(jī)的幫助 下才取得了一些進(jìn)展。英國(guó)倫敦大學(xué)皇家霍洛韋學(xué)院等機(jī)構(gòu)研究人員 報(bào)告說(shuō)，小蜜蜂顯示出了輕而易舉破解這個(gè)問(wèn)題的能力。他們利用人 工控制的假花進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，不管怎樣改變花的位置，蜜蜂 在稍加探索后，很快就可以找到在不同花朵間飛行的最短路徑。天猩猩 越來(lái)越多的研究表明，識(shí) 數(shù)不僅僅是人類(lèi)特有的技能。據(jù)《大自然探索》揭示，大猩 猩也是識(shí)數(shù)的?？死帐巧钤?美國(guó)哥倫比亞動(dòng)物園里的一只 大猩猩，一天，它的妻子瑪莉 被租借到其他動(dòng)物園展出，當(dāng) 看到自己的妻子被裝到車(chē)上拉 走后，克勒大發(fā)雷霆，一連幾天不吃不喝，雖然后來(lái)開(kāi)始進(jìn)食，但對(duì) 管理員送來(lái)的食物非常挑剔，稍不如意，便將食物亂踩亂扔。無(wú)奈之下，管理員只得每天給它吃10只香蕉。一天，負(fù)責(zé)喂食的管理員只給了 克勒8只香蕉，它吃完后，仍在盛香蕉的箱子里亂翻亂找，當(dāng)發(fā)現(xiàn)少 了兩只時(shí)，競(jìng)氣憤地將紙箱撕得粉碎。管理員又給了它一只，克勒接 過(guò)來(lái)后將香蕉放到腳底下，用眼盯著管理員看，意思是說(shuō)：還少一只呢。管理員只得又給了它一只，這時(shí)它才剝開(kāi)香蕉皮大口吃起來(lái)，這說(shuō)明 克勒至少能識(shí)別10以?xún)?nèi)的數(shù)。日本京都大學(xué)的研究人員則通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一只名為 “艾伊”的雌性大猩猩能正確記住5位不連續(xù)數(shù)字序列。在接受從 0到9的數(shù)字測(cè)試時(shí)，艾伊能夠在計(jì)算機(jī)屏幕前將5個(gè)隨機(jī)顯示的數(shù) 字按照從小到大的順序排列起來(lái)。屏幕上顯示了5個(gè)雜亂排列的數(shù) 字，當(dāng)大猩猩觸摸第一個(gè)數(shù)字時(shí)，屏幕上其余的4個(gè)數(shù)都被白色的 小方格掩蓋起來(lái)。之后，它能按照適當(dāng)?shù)捻樞螯c(diǎn)擊這些小方格。研 究人員說(shuō)，只有全部記住這些數(shù)字，大猩猩才能作出正確的選擇。試驗(yàn)證明，在識(shí)別4個(gè)數(shù)字組成的序列時(shí)，大猩猩的成功率大于 90％，對(duì)于5個(gè)數(shù)字組成的序列，成功率為65％，可見(jiàn)，這絕非偶然。珊瑚蟲(chóng) 珊瑚蟲(chóng)是海底花園的建設(shè)者 之一，它不僅美麗，同時(shí)也是名副 其實(shí)的“數(shù)學(xué)天才”。出于對(duì)水溫、光線和水流速度等外部環(huán)境的感 應(yīng)，它們每年在自己的體壁上“刻 畫(huà)”出365條斑紋，顯然是一天“畫(huà)” 一條。這些班紋，是判斷它們年齡 的重要參考依據(jù)?？墒瞧婀值氖?，古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)3億5千萬(wàn)年前的 珊蝴蟲(chóng)每年“刻畫(huà)”出的斑紋是400條，而并非365條，難道這個(gè)“日 歷”只是巧合？天文學(xué)家的研究結(jié)果證明，當(dāng)時(shí)地球1天只有21.8小 時(shí)，1年并非365天，而是珊瑚蟲(chóng)所記錄的400天！珊瑚蟲(chóng)的數(shù)學(xué)本領(lǐng)，看來(lái)真是名不虛傳?。±匣⒑酮{子 兇猛的老虎和獅子都是夜行動(dòng)物，習(xí)性就是白天休息，晚上才開(kāi) 始活動(dòng)筋骨四處覓食。晚上的光線非常弱，但它們?nèi)匀荒芡獬龌顒?dòng)捕 獵。這隱藏著怎樣的秘密呢？原來(lái)動(dòng)物眼球后面的視網(wǎng)膜是由圓柱形 或圓錐形的細(xì)胞組成的。圓柱形細(xì) 胞適于弱光下感覺(jué)物體，而圓錐形 細(xì)胞則適合于強(qiáng)光下的感覺(jué)物體。在老虎、獅子一類(lèi)夜行動(dòng)物的視網(wǎng) 膜中，圓柱細(xì)胞占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，到了 晚上，它們的眼睛瞪得最大，直徑 能達(dá)三四厘米，是最亮的時(shí)候，所以，微弱的光線絲毫不影響?yīng){子和老虎大顯身手。丹頂鶴 象征著長(zhǎng)壽的丹頂鶴在飛行時(shí) 總是成群結(jié)隊(duì)，而且排成“人”字形，這個(gè)人字形的角度永遠(yuǎn)是110°，據(jù) 更為精確的計(jì)算，“人”字夾角的 一半是55°44′8″，正好與金剛石 結(jié)晶體的角度完全一致，這個(gè)僅僅 是巧合，還是大自然的默契？至今還是不解之謎。貓 貓?jiān)诙焖X(jué)時(shí)，總喜歡把自己的身子 盡量縮成球狀，這是為什么呢？原來(lái)因?yàn)樵?同樣體積的物體中，球的表面積是最小的。貓身體的體積是一定的，為了使睡覺(jué)時(shí)散失 的熱量達(dá)到最少，以保持最溫暖的狀態(tài)，聰 明的貓就巧妙地利用了這條幾何性質(zhì)。P6-10

圖書(shū)封面

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