讓三代人愛上數學的啟蒙書 | 誠品線上

数学物語

內容簡介

內容簡介 ◎從鳥巢裡偷走鳥蛋，母鳥會發覺嗎？鳥、狗、馬會數「數」嗎？◎埃及人畫直角只需要用一根繩子，怎麼辦到？◎用一根木棒，就能算出金字塔高度？2,600年前的數學家泰利斯已經懂「比例」。◎除《聖經》外最多人讀過的書──《幾何原本》，很多中學課本還在用。本書首次出版於1936年，歷經數家出版社、數次改版，在日本持續銷售超過90年，銷售破50萬本！ 作者矢野健太郎於1941年取得東京大學理學博士。1950至1952年，曾在普林斯頓高等研究院留學，與愛因斯坦結下深厚的友誼。 他的專長是微分幾何學。在研究方面功績卓越，著作被日本大學、專科學校採用作為教科書，於1993年過世。本書用輕鬆的小故事與數學家不為人知的趣聞，分享：母鳥能分辨鳥巢裡到底有4顆蛋還是5顆蛋？遠古人類數數，手指和腳趾不夠用怎麼辦？「你的手指借我用一下！」畢達哥拉斯發現畢氏定理後，竟殺了100頭牛獻祭？奠定微積分理論基礎的牛頓，其實是重度貓奴鏟屎官？古代的數學，怎麼變成小學、中學、高中、大學課本裡的公式和原理？◎遠古人類如何數數？十根手指頭和十進位法。學者曾深入偏遠地區研究土著，發現他們只能數到 2，數量超過 2 就稱作「很多」！土著怎麼計算超過 2 的牲畜數量？用刻痕記帳法。 ◎尼羅河帶來的恩賜—─幾何學的誕生尼羅河定期氾濫，常破壞規畫好的田畝，因此當局得重新劃分土地。重新劃地就得算面積，幾何（geometry）就是源自土地（geo）測量（metry）。 ◎世界最知名的定理發現人畢達哥拉斯，竟有家歸不得。 畢達哥拉斯曾在義大利興辦學校，但他設了個奇妙規定：「研究結果不可外傳。」後來還干預國政招致民眾反感，害他的住家和學校被焚毀，最終流落他鄉。 ◎你現在還在讀他寫的教科書──《幾何原本》作者歐幾里得。《幾何原本》是歐幾里得執教時用的教科書，直到兩千多年後的今天，目前中學課本還在用它的內容，堪稱繼《聖經》後最多人讀過的書。球體積公式：4 3乘π乘半徑的三次方， 4 3這個數字怎麼來的？想知道35678÷9的餘數？把3、5、6、7、8加起來除以9就有解答。如何用一筆畫畫完五芒星？這也跟數學有關，書裡教你小訣竅！從算數與數字，到數學家的故事，日本暢銷90年！銷售破50萬本！古代的數學發明，經歷了什麼故事，變成小學、中學、高中、大學非學不可的公式和原理？

各界推薦

各界推薦 國立臺灣師範大學數學系名譽教授／林福來北一女中數學老師，國際數學奧林匹亞競賽金牌獎得主／王嘉慶趣學數學HFIMath／Joey

作者介紹

作者介紹 【作者簡介】矢野健太郎 已故日本數學家，出生於1912年。1934年東京帝國大學理學院數學系畢業。1938年於巴黎大學、1941年於東京大學取得理學博士。曾擔任東京大學副教授、東京工業大學教授。 1950年至1952年曾擔任普林斯頓高等研究院研究員，與愛因斯坦結下深厚的友誼。專長的微分幾何學在數學上為相對論奠定基礎，且身為該領域的權威，與各國的數學家結交來往，引導日本的數學界邁向國際化。著有多本著作，包含《機率的故事》、《數學的思維》等啟蒙書與考試參考書。1983 年獲頒勳二等瑞寶章，1993 年過世。【譯者簡介】林巍翰畢業於清華大學和關西外國語專門學校。現為全職日文譯者。目前已出版譯作二十餘冊，內容涵蓋歷史、政治、心理勵志、健康和科普等領域，期許自己的譯作能為讀者提供良好的閱讀體驗，以成為中文世界值得信賴的日文譯者為目標。

產品目錄

產品目錄 推薦序 感受到數學思維的威力，怎麼不愛上數學！／林福來第一部 算數與數字第一章 動物能分辨數量嗎？第二章 遠古人類如何數數？第三章 十根手指頭和十進位法第四章 尼羅河帶來的恩賜第五章 巴比倫數學，離不開六十進位法第六章 各式各樣的記數法第二部 數學家的故事第七章 用一根小木棒算出金字塔高度──希臘數學始祖泰利斯第八章 世界上最知名的定理──畢氏定理發現人畢達哥拉斯第九章 神諭裡的幾何難題──蘇格拉底最優秀的學生柏拉圖第十章 你現在還在讀他寫的教科書──《幾何原本》作者歐幾里得第十一章 國王的軍事技師──幾何學之神阿基米德第十二章 算術與代數的發展第十三章 英年早逝的數學家──法國天才帕斯卡第十四章 連接了幾何與代數──法國貴族笛卡兒第十五章 小時候成績吊車尾──史上最偉大科學家牛頓第三部 歐拉與一筆畫問題＜解答＞後記 數學的發展簡史

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試閱文字

推薦序 : 推薦序
感受到數學思維的威力，怎麼不愛上數學！

國立臺灣師範大學數學系名譽教授／林福來

這是一本故事書。在歷史的軸線上，述說著自遠古人類祖先如何認識數字，一路推進到十七世紀，我們小學、國中數學單元學到的內容，包括這些公式、定理，是由哪些人、如何被創造、被發現的。一本故事書，又如何能「讓人愛上數學」？閱讀本書後，我跟大家分享幾項特點。

一、故事超乎想像，趣味十足
很多人喜歡寵物，貓、狗、馬、鳥等。主人與動物之間往往互動良好，總覺得自己的寵物好聰明！但動物到底有多聰明？怎麼檢測牠們的IQ？本書在一開始就問，動物能分辨數量多寡嗎？這本書的故事調性，在於激發讀者的想像力、有趣，促使我們想更親近故事的背景知識！

二、解惑
正負得負，負負得正！有關正、負數的乘、除運算法則，很多人在國中時都是用背的，而不知其所以然！本書用專章（第11章)說明這些法則，簡單明白，很有說服力，讓讀者感受到：「運算法則原來如此！」同時也解除了只能依靠背誦，擔心遺忘或記錯的不安。

三、「探索知識源頭」的迷人之處
學校所教的數學知識，聚焦概念與程序性知識，很少追溯它們是如何產生的。本書則著重述說數學單元內容的源起。例如，巴比倫人的數系為何採用六十進位制，跟一圓周角是360度有關嗎？巴比倫人認為地球是宇宙中心，從地球觀察太陽，每天偏的角度就是1度。這是角度測量的起源。
再如，數學知識體系的形式表徵「定理與證明」，整個數學殿堂建築，都奠基於此形式。西元前三世紀歐幾里得（Euclid）編著的《幾何原本》（Euclid's Elements），就是形式化數學體系的典範。那麼最早創用「定理與證明」表徵的，是歐幾里得嗎？不對，比歐幾里得早300年的泰利斯（Thales of Miletus），就已形式化數學知識了！「他從埃及人豐富的經驗中，提取一般認為是正確的內容，然後將其以定理的方式呈現並證明。」泰利斯證明的幾何定理，包括「兩直線相交，對頂角相等」、「等腰三角形，兩底角相等」、「ASA（兩角，且夾邊相等）三角形全等定理」。探討知識源頭，是迷人的。

四、搭配生活軼事，讓數學家更富有人性、可親
本書第二部，以擁有巨大成就的數學家定章名，從西元前六世紀的泰利斯到十七世紀的牛頓（Isaac Newton）。泰利斯研究天文，預言西元前585年5月28日有日蝕。當時兩個國家正在激烈戰鬥。當天天色突然逐漸黯淡，白晝變為黑夜，交戰雙方見狀，都認為：「一定是兩國長久戰爭，激怒天神，趕快停戰，以平息天神的憤怒吧！」雙方立刻收兵，將士們都對泰利斯讚譽有加。
再說到牛頓，他愛貓，家裡各個房間之間都打了貓洞。有一天，牛頓的母貓生了好多隻小貓。牛頓立即吩咐男僕，在原貓洞旁再打幾個小洞，方便小貓進出。直到男僕提醒說，小貓也可鑽大洞通行啊！牛頓才恍然！這樣的牛頓，當然親民了！

五、問題解決的思維，貫穿所有故事
如何用一根木樁，測量幾十公尺的金字塔高度？如何用一條繩子，做出直角？
除了數學問題解決的思維，一般化、特殊化、猜想、說服等都自然的融入了故事中，讓讀者容易品味。此外，關於日常生活問題的解題思維，讀起來也津津有味。例如，泰利斯原本是鹽商，以騾子駝鹽運送販賣。有一次騾子在河中跌跤，爬起來後因鹽溶於水，背上變輕了。好逸惡勞，騾子表現得淋漓盡致，每次過河都故意跌跤。如果你是泰利斯，要如何糾正騾子不利於主人的行為習性？
在閱讀過程中，體驗了數學思維用於解決問題的威力，又怎能不愛上數學！

試閱文字

導讀 : 數學的發展簡史
本書從動物是否具備數字概念、人類的祖先如何認識數字，以及他們是用什麼方法數數兒、過程中手和腳發揮的功能開始，一路談到現在已知人類歷史上最古老的數字──古埃及和古巴比倫的數字是什麼模樣，然後談到數學在古希臘的發展，以至歐洲在繼承古希臘數學的基礎上，由帕斯卡、笛卡兒、牛頓以及歐拉等人，在數學領域留下的偉大成就等，概略的敘述自數字誕生到數學發展的歷程。
我開始撰寫本書，可回溯至第二次世界大戰爆發前的1936 年。撰寫完成後，當時由小山書店負責出版。二次大戰結束，小山書店將這本《讓三代人愛上數學的啟蒙書》納入「梟文庫」系列，我也全面重新改寫書中內容，作為該系列的第五卷重新問世。
對我來說，這是我撰寫的第一本書，因此也非常喜愛它。此次承蒙小山久二郎的好意以及角川書店的推薦，本書有幸成為角川文庫的一員再次出版。能讓更多人讀到這本書，實在讓我感到無比的欣喜。

試閱文字

內文 : 尼羅河帶來的恩賜

接下來，故事就從埃及開始說起。
尼羅河的源頭遠在埃及的內陸地區，沿途流經沙漠地帶。每年到了雨季，大量的雨水會使尼羅河河水暴增，因而導致下游地區氾濫。然而，也正因如此，尼羅河上游的肥沃土壤便會沖到下游地區，讓這裡的河畔成為適合農業發展的土地。人類文明在這樣的土地上綻放，實屬自然。
但是尼羅河的定期氾濫，同時會破壞人們辛苦規畫的田畝。為此，埃及每逢河水氾濫時，國王就得減免受水患影響的人民的稅金才行。而在洪災過後，也得重新劃分土地。
就這樣，為了計算稅金所須的算數，以及測量土地時用的幾何學，很自然的在埃及有長足的發展。幾何學的英文為「geometry」，我們可以從「geo」意指土地、「metry」意指測量得知，這門學問是源自於土地測量。另外，埃及人為了盡可能準確掌握尼羅河定期氾濫的時期，所以天文學研究也相當興盛。
數千年前盛極一時的埃及文明如此充滿魅力，也讓人們想一探究竟。
1798 年，拿破崙親率大軍遠征埃及。某天，在尼羅河口、名為羅賽塔（Rosetta）的小城市附近，某位法國工兵挖掘古代廢墟時，意外發現了一塊石頭，整面刻滿奇妙文字。如果是一般的軍人，可能不會對這塊石頭產生任何興趣，幸好這位法國工兵認為這塊石頭上雕刻的一定是古埃及文字，因此小心翼翼的將其當作戰利品帶在身邊。之後法軍在戰場上被英軍擊敗，於是這塊石頭就從法軍手中轉移到英軍，如今仍妥善的保存在大英博物館。因為這塊石頭最初是在小城羅賽塔附近發現的，所以稱為「羅塞塔石碑」（Rosetta Stone）。
雖然發現了這塊石頭，為世人揭示了古埃及文化，但當時沒有人知道上頭到底寫了什麼。英國的物理學家托馬斯．楊格（Thomas Young）首先挑戰解讀這塊石碑上的內容，但經過多年努力後，解讀出來的字還不到一百個。繼托馬斯．楊格之後，法國考古學界的天才商博良（Jean-François Champollion），也開始全心投入破譯羅賽塔石碑上的文字。皇天不負苦心人，20年後，商博良終於完全解讀出石碑的內容了。
經由托馬斯．楊格和商博良兩位學者的研究，現在我們知道，刻在羅賽塔石碑上的是古埃及的象形文字（按：其實石碑上還有平民用的埃及草書和古希臘文），而且石碑的內容還包含了數字在內。


用一根小木棒算出金字塔高度──希臘數學始祖泰利斯

從本章開始，會介紹多位在數學發展史上，留下巨大成就的數學家，好讓各位了解古代的數學，是如何演變成學生現在在小學、中學、高中，以至於大學裡學習的厲害數學。
第一位登場的是泰利斯，他是古希臘數學的始祖，也被譽為比例之神，更名列希臘七賢人之一。
泰利斯大約在兩千六百多年前，誕生於希臘的米利都（Miletus），小時候曾在商店當學徒。年紀稍長後，有一次他因為買賣上的要事，渡過地中海前往埃及。對年輕的泰利斯來說，埃及的風土人情在他眼裡無比珍貴。他在埃及生活期間，逐漸和一位寺院的僧侶結為好友。有一天，這位僧侶告訴他：「在我的寺院裡，收藏著一本獨一無二、十分珍貴的書籍，但這本書是珍藏密本，不能給任何人看」。
然而，越是禁止看的東西，人們往往越想一探究竟，這也是人之常情，泰利斯當然也不例外。他一聽僧侶這麼說，無論如何都想讀一下這本書。於是他開始幾十次、幾百次、不斷的央求僧侶。僧侶最終招架不住泰利斯的請求，看在他的面子上，便答應悄悄把書借給他。其實僧侶口中的珍藏密本，是記載數學和天文學的書。借到書的年輕泰利斯欣喜若狂，沒日沒夜的仔細研讀，終於記住了書中的全部內容。
此後，泰利斯覺得數學和天文竟然如此有趣，便把經商的事全忘了，熱切學習研讀，最終成為歷史上首位成就非凡的大數學家。
泰利斯的名聲，與他可能是史上第一位思考「比例」的人有關。今天我們可以從泰利斯測量金字塔高度的方法，來探究他對比例的想法，以及如何應用。

精準預測日蝕，平息戰爭
日蝕是因為太陽移動到月球背面，造成白天時太陽發出的光被月球遮蔽的天文現象。
大約距今二千五百四十多年前的某一天，泰利斯突然向世人宣告：「（西元前585年）5月28日這一天，太陽會在白天失去光芒，黑夜將突然造訪，星星會在天上閃爍。」
泰利斯之所以敢如此自信的發表這番驚世駭俗的宣言，背後自然是有精密計算的結果當靠山的。然而，當時的人只當他是瘋子，完全不相信他說的話。
到了5月28日這一天，太陽還真的在白天時逐漸黯淡下來，白晝變成黑夜，星星在天空中閃耀著光輝。原本把泰利斯當成瘋子的人們，到了這一刻才終於相信，他的確是知識豐富的偉大天文學家。
其實，5月28日這一天，呂底亞和米底亞這兩個國家正在激烈的戰鬥，但因為天上的太陽正如泰利斯所預言、突然失去光輝，於是交戰雙方見狀後都認為：「一定是我們兩國長久的戰爭，激怒天上的神明，看來我們還是趕快停戰，以此來平息天神的憤怒吧。」之後雙方立刻收兵回家。據說兩方的將士們都對泰利斯的預言讚譽有加。


神諭裡的幾何難題──蘇格拉底最優秀的學生柏拉圖

柏拉圖於西元前430 年，誕生於希臘的雅典（Athens）。
在蘇格拉底門下學習時，柏拉圖醉心於哲學研究，之後也成為不亞於老師的哲學家。據說蘇格拉底雖作為老師，也沒有把柏拉圖當成弟子，而是以朋友相待。
然而，正如大家所知，蘇格拉底被判處死刑，最後在監牢裡服毒、結束生命。老師的過世令柏拉圖非常哀痛，便隻身一人踏上旅程，前往他鄉遊歷，長達數十年之久。在這段期間裡，柏拉圖潛心研究哲學和數學，並結交許多哲學家和數學家為友。據說當他停留在義大利時，還曾和畢達哥拉斯學派的人深入交流。
柏拉圖經過了漫長的學習和旅行後返回故鄉，在雅典近郊的阿卡德米亞（Akadēmía）森林附近開設學校。許多聽聞柏拉圖學術盛名的人，還從遙遠的國度前來。
據說，柏拉圖在他開辦的學校門口掛了一塊牌子，上頭用斗大的字寫著：「不懂幾何學的人，不得入學。」由此可知柏拉圖多麼重視幾何學了。
關於柏拉圖，還有一則有名的故事。
當時，恐怖的傳染病侵擊了希臘的提洛島（Delos），島上每天都有十幾人被奪走性命。當地的居民見狀，認為憑藉人類的力量不可能克服這場瘟疫，於是轉而詢問該島的守護神阿波羅，該怎麼做才能終止疾病蔓延。阿波羅透過神諭說到：「只要你們把神殿中的正立方體祭壇加大一倍，我就立刻終止瘟疫蔓延。」島上居民們聽到神諭後無不歡欣鼓舞，立刻把正立方體的祭壇，以兩倍的邊長、重新製作成更大的正立方體祭壇，然後獻給阿波羅。
島民們原本以為獻上祭壇後，瘟疫應該就會平息下來，然而，疫情非但沒有趨緩，反而越來越嚴重。於是島民們便把神諭的內容，拿去請教一位數學家。數學家了解來龍去脈後，告訴他們：「乙的邊長不過是甲的兩倍而已，如此一來，乙的體積會變成甲的八倍。這麼做只會造成天神不悅。」聽了數學家解釋後，島民們才發現搞錯了，只是把邊長加倍所製作的祭壇，體積會是原本的八倍。
於是，島民們又製作了另一個與原祭壇甲一樣大小的祭壇，將其擺放在旁邊，獻給神明。但就算這麼做，瘟疫還是沒有平息的跡象。
無計可施的島民只好再次詢問阿波羅，到底哪裡出了問題。這次神諭說：「你們確實把祭壇的大小變成兩倍，但這個祭壇的形狀不是立方體。我想要的新祭壇，是體積為原祭壇的兩倍，且形狀是立方體」。
到底該怎麼做，才能在維持立方體形狀的情況下，把體積變成兩倍？
這個問題難倒了島上的居民和那位數學家。不久後，這道難題也傳到了柏拉圖耳裡。
為了島上的居民，柏拉圖開始研究該問題。起初，他想僅靠直尺和圓規來解答，卻怎麼樣也找不到正確的解答。

最佳賣點

最佳賣點 : 古代的數學發明，經歷了什麼故事，
變成小學、中學、高中、大學非學不可的公式和原理？

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