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大自然的數學遊戲
Nature's Numbers
作者：
史都華（Ian Stewart）；
分類：
科學•自然
／
數學
叢書系列：科學大師系列
出版社：
天下文化
出版日期：1996/6/1
ISBN：9576213231
書籍編號：sb0059135
頁數：224
定價：
220
元
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79
折
174
元
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分
享
內容簡介
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<b><FONT COLOR=AF0000>● 內容簡介 ●</FONT></b> <FONT COLOR=004B8B> <FONT COLOR=AF0000><b>★ 1996 Rhone Poulenc Science Book Prize Shortlisted ★ 1996 入選香港暢銷書排行榜 ★ 1996 聯合報讀書人每週新書金榜</b></font> 當你留心觀察這世界，你會發現，在任何地方總是存在圖案模式之美，與數字模式之奇。 但是該怎麼用數學觀念解釋那些模式呢？闡明了那些模式之後，數學又能為我們的世界帶來什麼貢獻？ 我們生活在一個充滿模式（pattern）的宇宙中。冸 每天晚上，星辰循著圓形軌跡橫越天際；季節的更替每年周而復始。從沒有任何兩片雪花完全一樣，但它們的形狀一律是六重對稱；老虎與斑馬身上披著斑斕的條紋，豹子與鬣狗則點綴著斑點；結構繁複的波浪在海洋中此起彼落，沙漠中也有與波浪極為相似的沙丘。雨後的天空裝飾著七彩的弧線，那就是所謂的彩虹；而冬季的夜晚，月球周圍有時則會出現明亮的暈（halo）圈；此外，從潮濕的雲層中，會有球狀的水滴降落下來。 人類的心靈與文化逐漸發展出一個認識、分類與利用模式的思想體系，我們稱之為『數學』。藉由數學將我們對模式的概念組織化、系統化，我們發現了一個大祕密︰自然界的模式不僅僅是人們崇拜的對象，更是許多極重要的線索，能夠幫助我們了解主宰自然過程的法則。冸 四百年以前，德國天文學家刻卜勒寫了一本小卌子《六角的雪花》（The Six-Cornered Snowflke），作為送給贊助者的新年禮物。他在書中做出一項推論︰雪花必定是由許多相同的微小單元堆積而成的。冸 𦴩𦴩 當時並沒有原子或分子的明確概念，直到很久以後，物質由原子組成的理論才為世人接受。刻卜勒未曾進行任何實驗，他只是絞盡腦汁考量各種各類的常識。他的主要證據來自雪花的六重對稱結構，那是規律堆積的一個自然結果。我們若是有一大袋相同的硬幣，想要以最緊緻的方式將硬幣鋪在桌面，那就會得到一個蜂巢狀的圖案︰除了邊緣的硬幣外，每一枚硬幣都被其他六枚硬幣包圍，形成一個個完美的六邊形。冸 夜空中群星的規律運動也是一條線索，它所指出的事實是地球的自轉。而波浪與沙丘的線索，對應的則是主宰水流、沙流與氣流的法則。老虎身上的條紋與鬣狗身上的斑點，佐證了生物生長與形態的數學規律性。彩虹能告訴我們光線散射（scattering）的現象，間接證實了雨滴是球狀的。而月暈則是冰晶形狀的線索（譯注︰暈是懸浮於大氣中的六角微小冰晶折射光線的結果）。冸 自然界的線索充滿美感，即使未曾受過任何數學訓練，我們也都能夠心領神會。而從這些線索出發，推導出基礎的法則與規律性，這種數學過程本身也是一種美，不過這是另一個範疇的美感，它表現在觀念而並非事物上。冸 隨著這些嶄新數學理論的發展，過去難以捉摸的自然模式已漸漸給揭開神祕面紗了。除了知性的衝擊之外，我們也正在見證實際的應用。我們對於自然界的神祕規律有了嶄新的了解之後，這些知識已被運用到各個領域上。例如操縰人造衛星航向一個新目的地，所消耗的燃料之少是過去任何人做夢也想不到的；還有，幫列車頭與其他滾動式機祴避免輪子的磨損，增進心律調節器的效率，管理森林與漁場等等，都幫得上忙；甚至可以用來製造更有效率的洗碗機。冸 𦴩𦴩 但是最重要的一點，在於它為我們居住的這個宇宙，以及我們在宇宙中的位置，提供了一個更為深入的視野。 本書作者史都華是全球數一數二的通俗數學作家，他說：『數學之於自然界，就有如福爾摩斯之於線索。』 而藉由這書，史都華希望『送您一雙數學家的眼睛，並且帶您觀光這個數學宇宙。而在這個過程當中，會盡力改變您對真實世界既有的看法。』並且他要揭櫫一門新數學『形態數學』，那是數學家眼中的美麗新世界。 <b><FONT COLOR=AF0000>● 目錄 ●</FONT></b> <FONT COLOR=0064D6> 總序 激發出『半』個愛因斯坦 高希均 序 模式、模式、處處皆模式 李國偉 開場白 虛擬幻境機 第一章 大自然的秩序 第二章 數學能做什麼？ 第三章 數學是什麼？ 第四章 變與不變 第五章 從小提琴到電視機 第六章 因為失稱的緣故 第七章 噠噠的馬蹄聲 第八章 骰子扮演上帝嗎？ 第九章 液滴、狐與兔、花瓣 結語 開創形態數學 附錄 名詞注釋 延伸閱讀 <b><FONT COLOR=AF0000>● 作者簡介 ●</FONT></b> <FONT COLOR=0064D6> <b>史都華（Ian Stewart）</b> 全球著名的數學家，任教於美國沃威克大學（Warwick University），研究專長在非線性動力學、混沌理論及其應用。 史都華非常擅長通俗數學著述，他是《科學美國人》（Scientific American）雜誌的數學專欄作家，《發現》（Discover）、《新科學家》（New Scientist）等科普雜誌的顧問，並且長期為英國報紙撰稿，也經常上美、英、加拿大的電台、電視台解說數學話題。最驚人的是，過去二十年來，史都華所寫及與人合寫的書已超過六十本，包括《上帝玩骰子嗎》（Does God Play Dice？）、《可怕的對稱：上帝是幾何學家？》（Fearful Symmetry）；與生物學家寇恩（Jack Cohen）合寫的《混沌之崩潰》（The Collapse of Chaos）等書。 本書是史都華最新的著作，甫出版即入圍英國最著名的普藍克一九九六年科學書獎（1996 Rhone Poulenc Science Book Prize）決選。 <b><FONT COLOR=AF0000>● 譯者簡介 ●</FONT></b> <FONT COLOR=0064D6> <b>葉李華</b> 一九六二年生於台灣高雄。台灣大學電機系畢業，美國加州大學柏克萊分校理論物理博士。現任柏克萊勞倫斯國家實驗室研究員。曾獲中國時報張系國科幻小說獎首獎，著有科幻小說集《時空遊戲》（知識系統出版）；譯有《宇宙最初三分鐘》（亞東出版）、《喜悅時光》、《大霹靂》、《大自然的數學遊戲》（天下文化出版）與艾西莫夫科幻經典『基地』系列七冊、『帝國』系列三冊（漢聲出版）等。
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