画外音:魏尔斯特拉斯函数连续但处处不可导(“可导”是个函数概念,理科生知道),也就是这货本来就没有“曲”的概念。
原标题:理科生毁灭世界
1.青年问禅师:“大师,我很爱我的女朋友,她也有很多优点,但是总有几个缺点让我非常讨厌,有什么方法能让她改变?”
禅师浅笑,答:“方法很简单,不过若想我教你,你需先下山为我找一张只有正面没有背面的纸回来。”
青年略一沉吟,掏出一个莫比乌斯环。
画外音:莫比乌斯环只有一面。
2.青年问禅师:“我的心被忧愁和烦恼塞满了怎么办?”
禅师若有所思地说:“你随手画一条曲线。用放大镜放大了看。它的周围难道不是十分明朗开阔吗?”
青年画了一条皮亚诺曲线。
画外音:皮亚诺(peano)曲线可以遍及单位正方形中所有的点,是一条充满空间的曲线。
1890年,意大利数学家皮亚诺(peano G)发明能填满一个正方形的曲线,叫做皮亚诺曲线。皮亚诺对区间[0,1]上的点和正方形上的点对应作了详细的数学描述。实际上,正方形的这些点对于t∈[0,1],可规定两个连续函数x=f(t)和y=g(t),使得x和y取属于单位正方形的每一个值。后来,希尔伯特作出了这条曲线。
4.大师说:“理工科青年谢绝入内!”青年忙辩白:“大师别介!我是学艺术的。”大师松了一口气。
青年问:“大师,怎样才能踏准人生前进的道路?”
大师笑说:“人生如阶梯,若不往上走,就会往下行。你可画得出一个又上又下的楼梯么?”
青年想了想,参照埃舍尔的风格画了一幅画。
画外音:埃舍尔的画以空间视错觉著称。
6.青年问禅师:“我现在遇到了很多很多的困难和烦恼,怎么办?”
禅师说:“你随手画一条曲线,用放大镜放大了看,它还有那么弯曲吗?”
那个青年画了一个魏尔斯特拉斯函数。
画外音:魏尔斯特拉斯函数连续但处处不可导(“可导”是个函数概念,理科生知道),也就是这货本来就没有“曲”的概念。
一般人直觉上认为连续的函数必然是近乎可导的。即使不可导,所谓不可导的点也必然只占整体的一小部分。根据魏尔斯特拉斯在他的论文中描述,早期的许多数学家,包括高斯,都曾经假定连续函数不可导的部分是有限或可数的。这可能是因为直观上想象一个连续但在不可数个点上不可导的函数是很困难的事。当我们绘制函数的图像时,总会画出较为规则的图形。
魏尔斯特拉斯函数可以被视为第一个分形函数,尽管这个名词当时还不存在。将魏尔斯特拉斯函数在任一点放大,所得到的局部图都和整体图形相似。因此,无论如何放大,函数图像都不会显得更加光滑,也不存在单调的区间。
3.青年再问禅师:“我的头脑被这种繁杂的世俗所装满,如何是好?”
禅师说:“你画一个没有瓶口的瓶子。它总有一个尽头。你不把它里面的东西倒出来,怎么装新的进去?”
青年若有所思,画了一个克莱因瓶。
画外音:在数学领域中,克莱因瓶(Klein bottle)是指一种无定向性的平面,比如2维平面,就没有“内部”和“外部”之分。
克莱因瓶最初的概念是由德国数学家菲利克斯·克莱因提出的。克莱因瓶和莫比乌斯带非常相像。克莱因瓶的结构非常简单,一个瓶子底部有一个洞,现在延长瓶子的颈部,并且扭曲地进入瓶子内部,然后和底部的洞相连接。和我们平时用来喝水的杯子不一样,这个物体没有“边”,它的表面不会终结。它也不类似于气球 ,一只苍蝇可以从瓶子的内部直接飞到外部而不用穿过表面(所以说它没有内外部之分)。
5.青年问禅师:“我的心就像门一样,她的离去,将它关闭。我可能无法再爱了。”
禅师若有所思地说:“你看看这朵花,多么美丽。美之前,如何让心无法开朗?”
青年说:“嗯。”
禅师继续说:“难道存在开的东西会是闭的么?”
“空集。”青年随口答道。
画外音:空集既是开集也是闭集。
(本文来自公众微信号“大杂烩”,有删节)
好看好玩有知有见。“鳗鱼君”是都市快报《漫阅读》周刊的官方公众平台。扫描二维码,关注鳗鱼君。收看更多精彩文章。