彭林
纵横科技的发展史,凡是有创见的科学家,无一不具有高度发达的想象力。
据说,伽利略的比萨斜塔实验,首先是在想象中完成的。想象有两个重量不同的球A、B,A重于B。按照传统的亚里士多德的观点,A落得快,B落得慢。然后把A、B拴在一起,于是,一方面由于B落得慢会牵制A,因而下落的速度比A慢;另一方面,由于A、B的总重量大于A,因而又要比A下落得快。由这个矛盾推出,重物比轻物下落快的传统观点是错误的。
数学是最严谨的科学,即使数学研究活动也离不开想象。列宁曾高度评价想象在数学中的重要作用,他说:“有人认为,只有诗人才需要幻想,这是没有理由的,这是愚蠢的偏见!甚至在数学上也是需要幻想的,甚至没有它就不能发明微积分。”大数学家希尔伯特甚至认为数学比文学更需要想象力。例如,当一名年轻数学家放弃数学而致力于文学时,不少人为他惋惜,可希尔伯特却说:“这很简单嘛!他没有足够的想象力搞数学,却有足够的想象力写小说”。
当我们想象在一个无限伸展的平面上,经过直线外一点只有一条平行线时,就得到了欧几里得几何学;而当罗巴切夫斯基、黎曼等人想象到在平面上,过直线外一点可以引两条以上平行线或者根本没有平行线时,就创造了非欧几何。在欧几里得几何里,任意一个三角形的三内角之和都等于180°。但是在非欧几何里,三角形三内角之和则可以大于180°,也可以小于180°。非欧几何这个特征,从根本上决定了它的发现者必须具有高度的想象力。
让我们具体地看一个数学例题:
若干只鸡和兔关在一个笼子中,从上面数共有35个头;从下面数共有94只脚。求鸡兔各有多少只?
按部就班地思考,确实不容易找到正确的解题方法。于是,有人作了这样的想象:
假想笼子里的鸡和兔都受过专门训练,它们正在按主人的指令进行非凡的杂技表演。主人一击掌,每只鸡都只用一只脚站着,每只兔子只用后两脚站立。这时,在笼子底下只能数出的鸡脚和兔脚是原来的一半,即(94÷2=)47(只)。接着主人再一挥手,鸡全部跑出去,兔子再抬起一只脚(只剩一只脚着地)。与刚才的情况比,每只鸡、兔少了一只脚,35只鸡、兔又少了一只脚,35只鸡兔就少了35只脚。这时,从下面数只有(47-35=)12只脚,并且全部是兔脚,每只兔脚又总与一个兔头对应。所以共有12只兔,23只鸡。
好家伙!不需要列出算式,心算就得出了答案。这完全是想象的功劳!借助于鸡兔作杂技表演这一想象,原来比较复杂的问题转化为一个非常容易的题目了。
或许有的小朋友会说,这种神奇的数学想象简直高不可攀,如果换了我,可实在想象不出。
可别这么小看自己。
同其它数学能力一样,想象力不是从天上掉下来的,也不是头脑中固有的,而是在学、在实践中逐步培养和锻炼出来的。例如给你一只空罐头盒。在五分钟内你能列举它有多少种用途?空罐头盒可以做香烟缸、墨水瓶、茶杯、饭碗、玩具汽车的轮子、小鼓……剪成铁皮后,可以做刀片、垫板、夹子……经常进行这样的训练就能发展你的想象力。另外,不少数学书籍中都介绍过前辈们的奇思妙想,把这些带有非凡想象的解法弄懂弄通,日积月累,熟能生巧,你的想象力也会有所提高的。
愿读者小朋友插上想象的翅膀,在数学世界里翱翔。