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数学可以这么玩:Google 涂鸦中的那些数学人文故事

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2017-01-03 09:29

正文



从Google logo 说起



1998年9月,两个毕业于美国斯坦福大学的学生拉里·佩奇(Larry Page)和谢尔盖·布林(Sergey Brin)在一间车库中开始了他们的Google之旅。


布林和佩奇

说起“Google”这个名字,其实也颇具传奇色彩。英文里原本没有Google这个词。据说,斯坦福大学学生肖恩·安德森(Sean Anderson)和佩奇坐在办公室,试图想出一个很好的名字,一个能够和海量数据索引有关的名字。安德森说到了一个数学术语“古戈尔(googol)”。googol是指10的100次方,即数字1后跟100个零,是一个巨大的数字。 可见,这个梦想从一开始就充满勃勃野心,用佩奇的话说:“我们的理想和任务就是要网罗世界上的一切信息。”


只是,安德森在互联网域名注册数据库里面搜索了一下这个新想出来的名字是有没有被注册和使用时,犯了一个拼写错误,他在搜索中把这个词打成了“google .com”,他发现这个域名可以使用。于是,将错就错,google 传奇就这样开始了。


而国人所熟知的“ 谷歌 ”,则是Google公司针对中国市场而起的唯一一个 海外市场的 名字。谷歌与Google发音相似,同时又融合了中国传统文化之含义:以谷为歌,寓意播种与期待之歌,亦是收获与欢愉之歌。



数“古戈尔” Googol的来历

1938 年,当美国数学家爱德华‧凯斯纳(Edwards Kasner) 定义了这样一个大数准备命名时,他九岁的外甥米尔顿‧塞勒塔(Milton Sirotta) 发表意见道:"这样大的数,非得用一个怪名Googol不可。"Googol 即由此得名。随后通过 Kasner 和 James Newman 合著的《数学与想象力》"Mathematics and the Imagination"一书广为流传。

Google 涂鸦缘起



Google Doodle,也就是谷歌涂鸦,是 Google 在原有 Logo 的基础上所做的特殊设计,为庆祝节日、纪念日和缅怀著名艺术家、先驱者和科学家而对首页 Logo 进行的艺术创作处理。


1998年,Google 的两位创始人因为要参加在内华达沙漠举办的火人节,将一个单线条人物图画放在单词“Google”的第二个“o”后面,由此诞生了Doodle的概念。




目前,Google Doodle的设计团队约有20人,包含工程师和插图画家。十多年来,他们为世界各地的Google首页创作了2000余幅涂鸦作品。而谷歌Doodle的形式也由最初的平面转化为基于HTML5技术的动画或游戏,绝对创意十足,令人印象深刻。


在这2000多幅作品中,创造了不少有关数学的人文故事,或是某位伟大数学家的纪念日,或是特殊的数学节日,设计的很有独特风格。下面就让我们欣赏一下Google涂鸦创意中的那些数学人文。



涂鸦创意中的数学人文




莱昂哈德·欧拉诞辰306周年

瑞士数学家、自然科学家莱昂哈德·欧拉(Leonhard Euler ,1707.4.15~1783.9.18)是数学史上最多产的数学家,平均每年写出八百多页的论文,创立函数的符号,创立分析力学,解决了柯尼斯堡七桥问题,给出各种欧拉公式。数学家拉普拉斯说:“读读欧拉,他是所有人的老师。”这个涂鸦设计正是展示了欧拉证明出来的各种重要的欧拉公式。



纪念牛顿 367 年诞辰


“自然和自然律隐没在黑暗中;神说,让牛顿去吧!万物遂成光明” ——牛顿 (1643.1.4--1727.3.20)。 在其全部科学贡献中,数学成就占有突出的地位:第一项数学成果就是二项式定理; 微积分的创立是其最卓越的数学成就;在《解析几何》中引入曲率中心,他给出密切线圆概念,提出曲率公式及计算曲线的曲率方法;证明广义二项式定理;提出“牛顿法”以趋近函数的零点;


Google创作了第一枚交互性 Doodle,很简单,用户点击上面的苹果,它会依照万有引力落地。




Maria Agnesi's Birthday 玛利亚·阿涅西



意大利数学家玛丽亚·阿涅西(Maria Gaetana Agnesi)(1718.5.16-1799.1.9),被称作希帕蒂娅之后首位重要的女性科学家,她是个神童,十三岁时就会说7国语言。20岁出版《哲学命题》,30岁,写出世上第一本微积分教科书,其中包含关于“阿涅西的女巫”的曲线(或箕舌线)的讨论,因此又被称作“微积分之母”。


这个涂鸦设计是为纪念玛利亚·阿涅西诞辰296周年,Doodle上的曲线正是著名的”阿涅西的女巫曲线 ,点击播放按钮领略一下这个曲线的神奇吧。




Alhazen's Birthday 海什木诞辰1048周年


海什木(965年-1040年)是阿拉伯学者、物理学家、数学家,全名穆哈默德·本·哈桑·本·海什木·巴士拉,西方人把它称作Al Hazen,中文译作“海桑”、“哈金”等。海什木是首位采用科学方法的人,被视为“第一位科学家”,加上他对心理学及视知觉方面取得的开拓性成果,使他被视为精神物理学和实验心理学的先驱。有大量著作和被现代科学证明了的科学发现,尤其在光学研究方面有突出成就。




索菲娅•柯瓦列夫斯卡娅


“历史上最美貌并且杰出的女数学家”柯瓦列夫斯卡娅(1850年1月15日-1891年2月10日),近代第一位获得数学博士学位、担任数学教授的女性。她生于俄罗斯,在德国接受大学和研究生教育,在法国参加过巴黎公社,在瑞典出任大学教授,她的一生,短暂而丰富。她因为对刚体运动的研究获得了法国科学院的“博丹奖”(Prix Bordin),并于次年被任命为斯德哥尔摩大学的正式教授,也成为北欧第一个女数学教授。


涂鸦设计展示的正是她的数学论文《关于刚性物体绕固定点旋转的问题》。





世界上第一位电脑程序员阿达·洛夫莱斯诞辰197周年


2012年12月10日,谷歌搜索的首页上出现了一位身着长裙,用鸡毛笔书写计算机程序的女士的涂鸦(doodle),这是谷歌为纪念世界上第一位电脑程序员阿达·洛夫莱斯诞辰197周年而特别制作的。


她是穿孔机程序创始人、建立了循环和子程序概念、给出了第一份“程序设计流程图”,被誉为“第一个给计算机写程序的人”、“第一位软件工程师”。她和她举世闻名的父亲都仅在世36年,可惜!


在后世人看来,这位“软件之母”充满了神秘色彩,而在密友巴贝奇的眼中,她是一个迷人的“数字女巫”。但作为诗人拜伦的女儿,阿达更愿意将自己称为“诗意的科学家”。





天文学家约翰内斯·开普勒诞辰 442 周年


约翰内斯·开普勒(德语:Johannes Kepler,1571.12.27-1630.11.15),德国天文学家、数学家。开普勒是十七世纪科学革命的关键人物。他最为人知的成就为开普勒定律(正是涂鸦设计所呈现的),这是稍后天文学家根据他的著作《新天文学》、《世界的和谐》、《哥白尼天文学概要》萃取而成的三条定律。这些杰作对艾萨克·牛顿影响极大,启发牛顿后来想出牛顿万有引力定律。





塞尔维亚数学家米哈伊洛·佩特罗维奇·阿拉斯诞辰


米哈伊洛·佩特罗维奇·阿拉斯(塞尔维亚西里尔文:Михаило Петровић Алас,拉丁化:Mihailo Petrović Alas,1868年5月6日-1943年6月8日),塞尔维亚数学家和发明家,贝尔格莱德大学特聘教授。





纪念计算机科学之父阿兰·图灵诞辰100周年

艾伦·麦席森·图灵(英语:Alan Mathison Turing;1912年6月23日-1954年6月7日),英国数学家、逻辑学家,他被视为计算机科学之父、人工智能之父。如果没有图灵,世人到今天或许还不知道计算机为何物。

谷歌涂鸦就是为了纪念计算机科学之父阿兰·图灵诞辰100周年,涂鸦中展示了阿兰·图灵提出的抽象计算模型──图灵机(Turing Machine)。一条纸带被分成多个小格,可以用鼠标操作模拟修改格子里值。





纪念费马诞辰410周年


皮耶·德·费玛(Pierre de Fermat,1601年8月17日—1665年1月12日)法国著名数学家,被誉为“业余数学家之王”。他——法国图卢兹最高法院(Parlement of Toulouse)的一名律师和一位极有天赋的业余数学家——在微积分、概率论、几何学和数论等领域做出了重大贡献,但是他最广为人所知的就是他写在一本算术书的页边处的一条简短笔记。


而Google涂鸦所展示的正是这个猜想。只是将它写在一块黑板上,而不是页边,是为了弥补空间太小而写不下的遗憾吗?


费玛大定理:n>2是整数,则方程x^n+y^n=z^n没有满足xyz≠0的整数解。这个是不定方程,它已经由英国数学家怀尔斯证明了(1995年),证明的过程是相当艰深的。





纪念知名数学家华罗庚诞辰101周年。


1+1=?Google首页涂鸦是一位慈祥的老人边品茗边思考数学问题,这正是华罗庚。华罗庚(1910.11.12—1985.6.12.)世界著名数学家,是中国解析数论、矩阵几何学、典型群、自安函数论等多方面研究的创始人和开拓者。1910年11月12日出生于中国江苏金坛县,1985年6月12日病逝于日本东京。国际上以华氏命名的数学科研成果就有“华氏定理”、“怀依—华不等式”、“华氏不等式”、“普劳威尔—加当华定理”、“华氏算子”、“华—王方法”等。






纪念商用电脑程序语言COBOL之母葛丽丝·霍普(Grace Hopper)107岁诞辰。

葛丽丝·穆雷·霍普(Grace Murray Hopper,1906年12月9日-1992年1月1日)是世界最早一批的程序员之一,也是最早的女性程序员之一。她创造了现代第一个编译器A-0 系统,以及商用电脑编程语言“COBOL”,被誉为COBOL之母。霍普是计算机时代公认的伟大先驱之一,被誉为Cobol计算机语言之母,还被誉为“计算机软件第一夫人”。





Abū al-Wafāʾ al‐Būzjānī's Birthday 阿布·瓦法诞辰1075周年








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