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数学史十八传奇之笛卡儿: 达摩祖师 (ZT) 2012-05-29 13:28:06
           (二)  笛卡尔―――达摩祖师

笛卡尔(Rene Descartes ,1596-1650),在公众的记忆里,他似乎不如阿基米德、牛顿这几个人如雷贯耳。他的出场镜头似乎也是相对较模糊,听得少见得更少。

然而,他所做的,毫不夸张的说,是所有现代数学的起源。他创造了全新的数学。我们现在所学的,全都是这个由这种数学发展而来的。因此,说他是数学中的达摩先 师,开山鼻祖,最是恰当不过。他的解析几何,以及对于坐标的应用,好比武侠中之少林派,而【天下武功出少林】,正是对笛卡尔功绩最恰当的描写。

在开始叙述他的生平及成就之前,我们有必要了解一下,为什么我们直接从公元前200年直接跳到了17世纪。这接近2000年的时间里,到底发生了什么?很简单,对于数学来讲,发生的远远少于停滞的。

随着古希腊黄金时代逝去的,还 有几何学对西方数学的统治地位。虽然丢番图的著作对一部分方程问题提出了精妙的解法,然而他甚至没有开始研究一般解的规律。公元400年开始,东方的印度 人和阿拉伯人逐渐发展了他们的代数学。公元9世纪,花拉子米的著作《还原与对消的科学》成了代数学创立的里程碑。而在西方,唯一值得一提的是斐波那契 (Fibonacci) ,他的《算盘书》(Liber Abaci)向西方引进了阿拉伯数字-----这个举动的影响是难以估量的----然而他除了他的数列,确实也没有留下太多的原创性工作。即便这样,他也 已经是黑暗时代最亮的火把了。

笛卡尔出生的年代,正是这样一个旧秩序在迅速消亡,新秩序又尚未建立起来的动荡环节。

不过,坏日子总是要过去。虽然 社会与物质环境极其糟糕,但文艺复兴还是早早的就开始了。笛卡尔所处这段时期,正是斑斑驳驳的人类文明史上最伟大的智力爆发时期之一。他与许多伟大的名字 都有交集。例如,莎士比亚(Shakespeare)卒年笛卡尔20岁;笛卡尔比帕斯卡(Blaise Pascal)年长27岁,而前者去世时牛顿8岁,同时,笛卡尔与伽利略也是同时代人,他比后者多活了8年-----虽然这8年对他来说并不是一种幸福。

笛卡尔的幼年奠定了他一生发展的基调。他是一个贵族,不是非常富裕但是足够让他上当时最好的贵族学校----拉弗莱什的耶稣会学院。院长沙莱神父 (Father Charlet)是个温和的老人,他与身体孱弱的笛卡尔最终会成为忘年的好朋友。他允许这个面色苍白的小男孩每天早上躺在床上休息,直到他多病的身体允许 他起来为止。

这个习惯持续了笛卡尔的一生。他自己后来回忆,那些在寂静的冥思中度过的漫长的早晨,正是他今后数学和哲学思想的真正源泉。

笛卡尔并不是一个像高斯那样在 智力上早熟的孩子,但他依然具有非凡的才能。教会学校的教师们对笛卡尔赞不绝口,虽然这个学生每天早上都不来上课,但他依然轻松的精通了拉丁文、希腊文和 修辞学。这些教师们自己是出入上流社会的绅士,他们的目标是把学生们也教育成这样。笛卡尔接受了这样的教育。

在今后的岁月中,笛卡尔一直是个举止得体的贵族-----只不过,这样的习惯,使任何皇室成员对笛卡尔而言都是不可抵抗的----这并不是拉普拉斯(Laplace)那种令人厌恶的势利,然而这种势利,使他把生命的许多时光都浪费在一些毫无意义的事情上。

日复一日的卧床冥思使得笛卡尔 养成了这样的习惯-----绝不因为某样东西或结论是权威的,他就全盘接受。他开始对一些教会中的所谓证明和诡辩逻辑开始发问,这不是老师们所希望的。但 是他们面对笛卡尔开始萌芽的思想,既没有准备也没有丝毫办法。由此,他的思路很快的转变为鼓励他毕生事业的基本疑点:“我们如何理解实物?” 接下来他离开了学校,却继续着,甚至比过去更长时间、更努力、更忘我的思考。很快,他得到了两个贯穿他一生哲学成就的果实。

第一个是极端的-----但是年轻的笛卡尔深信不疑-----他领悟了所谓的逻辑本身,对任何创造性的人类目标都毫无用处。第二个结论则是,相比数学中的证明而言,哲学、伦理学、道德学中的证明,皆花哨而虚假。

那么人们应该怎样去发现真理呢?笛卡尔依旧有自己的秘诀:通过控制下的实验,并对这样的实验结果应用严格的数学推理。-----这就是笛卡尔的理性怀疑主 义。他从中得到了什么呢?很简单,一个事实:“我存在”------这正是他著名的【我思故我在】(Cogito ergo sum)。

在这段时期,他疯狂的学习数学。他感到自己对于数学是热爱的,就像鱼儿热爱水。这很有可能埋下了笛卡尔今后数学上发现的种子。然而我们没有记载他到底学习了什么样的著作,依照他后面的成就来看,他一定对古希腊的几何和东方的代数学都有过深入的思考。

出于对自己幼年虚弱身体的一种 报复性狂欢,笛卡尔18岁的时候,离开了父亲的庄园。他在巴黎逗留了两年,过着醉生梦死的放荡生活。他与一帮狐朋狗友一起,没有节制的纵情声色,并且赌 -----而且还赢了不少-----因为笛卡尔干什么都全力以赴。由此可见我们的大数学家,在情趣和世俗的欲望上,有时候也和普通人一模一样。

幸而这种日子并不太久。在那之 后,笛卡尔开始厌倦这种荒唐的生活。他悄悄了离开了那个圈子,去寻找自己的宁静。他的方法又一次与众不同,他去参军了。并且一干又是十几年。也许现代的心 理学家们会把这看成笛卡尔对自己身体的一种不信任,而试图用外界的行为来平息内心的恐慌。总之,笛卡尔辗转反侧的逗留了好几处地方,最终他参加了巴伐利亚 的军队,并驻扎在多瑙河畔靠近诺伊堡的小村庄里。在这里,他终于找到了他喜欢的,并从幼时就习惯了的安宁。

在那里,笛卡尔发现了自 己。数学的进程被永久的改变了。这个转变非常的奇特,谈到它就必须要谈到笛卡尔那著名的三个梦。就像达摩祖师的一苇渡江,是一个艺术加工而得来的传说一 般,我们很难知道到底这些梦,到底有多真实。但有一点我们可以肯定,这三个梦,开启了整个数学崭新的篇章。

笛卡尔传记的作者巴耶 (Baillet)在他的书中,认为笛卡尔那三个梦是酒精所致。他说笛卡尔是参加了某个宴会,然后醉醺醺的回到家沉睡。笛卡尔在世时则声称了多次,在做梦 之前,他已经三个月没有喝过一滴酒了。总之,在1619年11月10日的晚上,我们的笛卡尔进入了梦乡。

在第一个梦中,他梦到自己被邪 恶的大风,从教堂吹到一个邪恶的隐匿之地。第二个梦,则是他用科学的眼光去观察了这场风暴,然后他突然发现自己已经变得像超人一般,无法被其所伤了。并 且,在熟悉了风暴的规律之后,他获得了一把钥匙,这把钥匙可以打开大自然的宝库。第三个则较文艺一些,我们的绅士笛卡尔正深情的朗诵奥索尼厄斯 (Ausonius) 的诗句:“我将遵循什么样的生活道路?(Quod vitae secatabor iter?)”。

很显然,笛卡尔的第二个梦显灵了。钥匙打开了宝库,里面的宝物是现在所有科学的真正基础。此后,1619年11月10日被公认为解析几何的诞生日,因而这天也就成了现代数学的诞生之日。-----虽然笛卡尔把这个想法公诸于众,还要等上18年。

在 这十八年之中,笛卡尔参加了 很多战争。绝大部分不值得一说,但有三次对他的人生造成了影响。第一次是1620年春天他参加的布拉格战役。笛卡尔后来说这是他的第一次的“真正的战 斗”。而且上帝保佑,他胜利了。在他进入这座城市之后,他认识了当时年仅4岁的伊丽莎白公主------当时英格兰国王的外孙女-----她后来成了笛卡 尔最喜爱的弟子。

第二次则是与萨瓦公爵的血腥战 斗。他在这次战斗中表现出色,被授予中将称号。但他拒绝了,讽刺意味的是,笛卡尔说他只是去寻找安宁的,可是他选择了另一种极不安宁的方式来实现。这也许 就是大数学家的思路吧!最后一次值得叙述的战斗是,跟随法国国王围攻罗谢尔。----这也是笛卡尔一生的最后一次战斗,此时已是1628年。

所以,如果你选择喜欢一位身经 百战、铁汉柔情的数学家,我们的笛卡尔绝对是其中代表。这点,他倒是多少有些像乔峰,而不是达摩祖师。不管经历了多少战斗,笛卡尔绝不是那种衣着破烂的兵 痞;也不管有多少高深的思想,他也不是那种打扮邋遢的学究。他,笛卡尔,终其一生,都是衣冠楚楚、穿着讲究的上等人。

而且,他的绅士是 出了名的。据 说,有次在巴黎,在酒吧外面,我们的笛卡尔正身着时髦的塔夫绸,佩戴着一把与自己身份相称的剑,头上还带着一顶硕大的、宽边的、插着鸵鸟毛的帽子 -----这是那个时代最时尚最漂亮的打扮了。这时,有个醉醺醺的乡巴佬侮辱了笛卡尔身边的妓女。于是,我们愤怒的数学家三下五除二,就打掉了醉鬼的剑 -----但又饶了他的性命。而宽恕的原因是,这名醉鬼是如此的肮脏,以致于笛卡尔无法在一位美丽的女士面前杀死他。

笛卡尔是很喜欢女人 的,这点和 我们大多数男人一样。他甚至和一个妇女生过一个女儿,但那可怜的幼儿很早就夭折了。笛卡尔终生未婚。我们不知道具体原因,但据有个曾和他有婚约的女士说 -----这个女士是位胖胖的、富有的荷兰寡妇----笛卡尔是宁愿要真理而不要女人。那么基于男人的心理,更可能的是,笛卡尔是如此精明,他不会把自己 的安宁和宁静,在当时的环境下抵押给这位胖胖的荷兰妇人。

在这18年中,我们要感谢战 神。是他用不可思议的好运保佑了笛卡尔没有被任一颗流弹削去了半个脑袋,也没有让他的躯体遭受毁灭,没有让他的思想泯灭不然,我们的解析几何就要消亡在某 条壕沟,或者躺在某个土丘上,留给下一个天才去发现了。而近几个世纪以来,这样的悲剧并不是没有上演过。

然而经过了多年的军旅生涯,笛 卡尔内心还是极为平和和安静的一个人。这也正是他性格最重要的一点,是任何时候都不能忽视的------他一直知道自己要去干什么,他了解他的目标的重要 性。对于自己的爱好,他是很有节制但又不强迫别人,而又不吝啬。总之,1628年,笛卡尔遇到了红衣主教德贝律尔(De Berulle)。正是后者把笛卡尔从无所作为的状态中唤醒,诱导他公开自己的思想。

当然,这里所说的诱导,可能也 多少有点胁迫的意味,用得是一种我们现代人难以想象的工具-----强烈的宗教信仰。笛卡尔是个非常虔诚的耶稣会信徒,当德贝律尔主教说,你应当把你的成 果和全世界分享,这是你对上帝应付起的责任,因为你的一切都是上帝给予的,如果你不这样做,那么等待你的,将是熊熊的地狱烈火。-----笛卡尔无法拒绝 这样的说辞,他决定出版自己多年来一直思考的东西。他做了这个决定之后,他立刻回到了荷兰,着手准备出版工作。在那种寒冷的气候中隐居,对笛卡尔来说,正 是思维上最好的状态。

此后20年里,笛卡尔在荷兰四 处游荡。他得到了他所希望的安宁,以前的军人现在成了一个沉默的隐士。他通过梅森神父(Father Mersenne)-----如果你还记得笛卡尔中学时代的校长沙莱神父的话,梅森就是他的继任者-----与欧洲大陆的一些主要学者,保持书信上的联 络。他们交换各种观点,包括数学、光学、神学及哲学。并且,在这期间,笛卡尔的兴趣广泛的惊人,他对物理学、胚胎学、解剖学、医学、天文观察学乃至气象学 等等,全都进行了研究。这样加上他以前在巴黎得到的光学结果,他发现他确实取得了一些好的东西。只是,他还没有意识到,它到底有多好。

在这里,我要奉劝那些在今天, 依旧试图把自己的精力分散到如此多的、性质不同的学科上的人,这样做只能使得你成为一个无事穷忙的半瓶醋。笛卡尔所处的时代,给予他这样的机会和幸运 ----而他也一直是幸运的,无论从各方面来讲。哪怕在他离开战场之后,曾经有一次,他差点被一群海盗所劫杀,但上帝保佑他听懂了海盗的密谋,于是用剑打 败了他们。我们的解析几何,又一次逃脱了谋杀和突然死亡的厄运。

到了1634年,他在荷兰隐居 的第6年,他的著作《论世界》已经接近最后修改的阶段。笛卡尔预备把这当成献给梅森神父的新年礼物,而整个巴黎的学界,都急于看到这本著作。然而教会这个 时候对伽利略的审判,让笛卡尔畏缩了。伽利略此时已70高龄,而且众所周知,他与托斯卡纳公爵(Duke of Tuscany)交情甚厚。但他还是因为坚持哥白尼的日心说,被送上了宗教法庭,并且当众下跪。

笛卡尔的著作不可避免的牵涉到 哥白尼的体系----任何一个真正做出了结果的科学家都知道哥白尼是对的-----而且书里的结论甚至比伽利略他们所说过的一切都更大胆。笛卡尔于是决定 暂缓他的出版。但他不仅仅是害怕-----任何精神正常的人都会害怕-----他是被深深的伤害了。

每一个大数学家都对自己的结果 深信不疑。这种自信虽然并不一定带来好运,例如它就让柯西曾经在费马大定理的证明上出了一次洋相,然而这也说明他们都是非常自信的。事实上,笛卡尔对哥白 尼的学说深信不疑,就像他相信自己的存在一样。而另一方面,他也坚信宗教法庭的绝无谬误。所以,这种内在的矛盾就深深的刺伤了笛卡尔的自信。

他曾有一大段时间,努力想从自 己的哲学中找到一种和解的方法。然而他意识到无论如何,即便使用诡辩,他也没法同时拥有教皇和哥白尼,但是他也没有办法放弃任何一方。所以为了抚慰自己的 自尊心,笛卡尔决定把《论世界》的出版推迟到他死后。他一定是潜意识里觉得,也许教皇也死了,那么矛盾就消失了。

解析几何一直处在内心 的煎熬 中,直到1637年,此时笛卡尔已经41岁了。朋友们成功的说服了他,于是笛卡尔决定出版自己的杰作。于是,6月8日,《屈光学》、《气象学》、《几何 学》,以及《关于科学中正确运用理性和追求真理的方法论的谈话》全部公诸于世了。令人惊讶同时也欣慰的是,笛卡尔原以为会与他作对的教会,倒是开明的像个 童话。在黎赛留红衣主教和奥兰治王子的支持下,笛卡尔不仅获得了在法国及其他地方出版任何东西的权利,也继续了他在荷兰的安宁生活。

现 在我们可以来看看笛卡 尔到底对数学做出了些什么。不错,他在哲学中做出了巨大的贡献,在实验方法的发明中也拥有辉煌的地位,可是这一切依然还是要让位于他在纯数学的伟大工作。 极少有人能独自刷新人类思想的一个完整的方面,笛卡尔就是那极少数中的一个。这个贡献是如此的杰出,但同时又极其简单而令人注目----这也正是数学和其 他艺术品的一个共同点。

为了不使这种伟大的简朴而失 色,我们对笛卡尔的发现单独的予以简短的叙述。在平面上放置任意两条相交的直线。不失一般性,我们设它们互成直角。现在,这两条直线就构成了【轴】这个概 念。两条轴相交于【原点】的地方。那么现在,我们就能通过一个【数对】,来唯一的确定任何一个点相对于轴的位置。这个数对表示了这个点到底落在某根轴的东 还是西,而同时是在另一个轴的南还是北(这实际上有4种可能)。那么,这个数对就叫做【点的坐标】。

现在假定有一个点在任意一条曲 线上移动。那么这条曲线上的所有点的坐标(x,y),就与一个【方程】联系在一起。这个方程就称为【曲线的方程】。你可能要问?知道方程有什么用呢?回答 是太有用了。我们就可以通过研究同类型的,更具普遍性的方程,或者巧妙的处理手头的方程,然后把通过代数研究而得到的结果,还原到图形、曲线以及曲线上点 的坐标,而得到相对应的结果------例如图形的几何性质、具有普遍性的几何定理等等。

如此一来,我们可以通过代数来 学习、研究甚至发现几何了。与希腊几何那种类似蛛网般错综复杂的线相比,代数更容易表达。这个方法真正的力量在于,从此在理论上,我们可以从任何复杂度的 方程出发,从几何上说明它的代数和解析性质。反之亦可。这样,几何和代数就不再是人类在真理之海探索的的两条木筏了,他们合并成了一条更平稳更深刻的帆 船。这条船就叫【解析几何】。

而且,对于这一切,只消一步就 能能扩展到任何维数的空间-----虽然那些高维空间并不存在于日常生活中,但它常出現在数学家的头脑中,并且因为普遍性,而永远成为他们最感兴趣的空间 之一。例如,对于平面,我们只需要2个坐标。对于通常的立体空间,3个便足够了;对相对论的几何,需要4个,对于那些高维的,我们既可以有 1,2,3。。。n这样多个,甚至还可以有直线上所有的点那样多个坐标!

这就是笛卡尔的贡献。他再造了 几何学,使得现代几何乃至现代数学成为可能。笛卡尔的同胞,数学家阿达玛(Jarques Hadamard)这样说道:“数学科学的研究对象的全部概念,发生了彻底的变革,直接促成这一变革的是笛卡尔本人。……笛卡尔完全知道他所做出的发明的 重要性。他夸口说,就像西塞罗(Cicero)的修辞学超过了ABC一样,他到目前为止,已经超过了他之前的全部几何学。他这么说是正确的。”

在 结束笛卡尔的章节之前,我们 再来看这位绅士生命末期的生活。在出版了自己的思想之后,笛卡尔已经收获了大量的赞誉和名声。而当他在荷兰海牙附近的一个小村庄,享受自己舒适愉快的隐居 生活时,他遇到了被放逐的伊丽莎白公主。我们无法知道,当时到底发生了什么,唯一确认的是,伊丽莎白坚持要笛卡尔给她上课。笛卡尔的贵族作风和教养,使得 他从来没有能力拒绝任何皇室成员。

笛卡尔可能对这位年轻的公主有了感情,但是他没有向她求婚。他虽然写给在公主的信中,措词真诚而谦卑,然而他还是不愿放弃自己的安宁。伊丽莎白离开荷兰之后,他们的通信一直持续到笛卡尔去世。

然而笛卡尔注定一生要寻找安宁。他的冥思般平静的生活,在1646年被瑞典的克里斯蒂娜女王(Queen Christine)彻底打破了。她强烈的渴盼笛卡尔能去寒冷的北欧亲自教授她知识,任何知识。笛卡尔一直拒绝着,然而最终他在1649年屈服了。女王派 出了海军上将弗莱明(Admiral Fleming)开着军舰来接他。笛卡尔告别了自己的隐居圣所,永远的离开了荷兰。

他在斯德哥尔 摩收到了最热烈的 欢迎。然而,女王对真理的渴求,导致她忽略了笛卡尔的身体状况。这就是历史上好心办坏事的最典型例子之一。克里斯蒂娜每天早上5点就要我们的数学家给她讲 课,全然不顾北欧的严寒对笛卡尔这个年纪的人来说,可以说是致命的。笛卡尔很快就后悔了,他发现女王的精力旺盛的简直吓人,同时领悟力也是他这个智力水平 的人所不能容忍的。据说有一次,笛卡尔目瞪口呆的发现,自称古典学者的克里斯蒂娜正在跟希腊语的语法搏斗,而这是他儿童时代就掌握了的。

笛卡尔现在真正怀念以前的平淡生活了,他在1650年1月的时候曾向女王陛下恭敬而诚挚的请辞,结果是毫无悬念的被拒绝了。不久,他染上了肺炎。2月11日,笛卡尔在对上帝的祷词中平静的去世了,享年54岁。他终于得到了他追求一生的安宁,在寒冷的北欧。

然而在他死后,反复无常的教会把他的书列入了《禁书目录》。这一举动,使得17年后,笛卡尔的遗骨运回法国,葬在先贤祠的时候,甚至没有进行公开的演讲,来纪念我们现代数学的创始者。

让我用贝尔的话作为这一章的结束:“笛卡尔并不是修正几何,他创造了几何。”

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文章评论
作者:紫荆棘鸟 留言时间:2012-06-11 11:46:04
我也不知 Clay Mathematics Institute,孤陋寡闻。
柯朗 institute 那是大名鼎鼎。
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作者:coolboy 留言时间:2012-06-09 19:16:12
我在读大学时就早已耳闻Courant institute of mathematics的大名,也听说过Hilbert在1900年提出了23个数学难题。但从没听说过Clay Mathematics Institute。据介绍,后者是1998年才成立的一个新研究院:

The Clay Mathematics Institute (CMI) was founded in September, 1998 by Mr. Landon T. Clay, a Boston businessman, and his wife, Lavinia D. Clay. Their aim, as set forth in the Institute's mission statement, was "to increase and disseminate mathematical knowledge."

也许这也可以部分地解释为什么Perelman不愿意来美国拿那个奖。
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作者:coolboy 留言时间:2012-06-09 19:15:07
流体力学并非是我研究做得最好的一个领域,但是我研究化时间和精力最多的一个领域。我认为seven Millennium Prize Problems中与流体力学密切相关的一个数学问题提得很不得体,应该说是提了一个病态问题,即对此问题的任何解答都是无法确定其正确性的。

当然,三言两语是无法解释清楚我的论点的。反正我不会去做这个无用功(在此也劝告其他人不要为了那个Prize而企图去求解这个问题)。不过,这里我们正好说到了Riemann猜想,我们刚好可以借助Riemann猜想这一难题来比喻性地说明我的论点。Riemann猜想的重要性主要还是因为它同质数分布密切相关,而质数分布则是数论的基本问题。好了,现在我们可以平行地列出两个问题:

Navier-Stokes Equations: “…The challenge is to make substantial progress toward a mathematical theory which will unlock the secrets hidden in the Navier-Stokes equations.”

Prime number distribution: “…The challenge is to make substantial progress toward a mathematical theory which will unlock the secrets hidden in the prime number distribution.”

上面这两个问题都是病态问题。其中的第一个问题就是seven Millennium Prize Problems之一,而第二个问题是对下面关于Riemann Hypothesis问题改写而得:

Riemann Hypothesis: “…A proof that it is true for every interesting solution would shed light on many of the mysteries surrounding the distribution of prime numbers.”
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作者:coolboy 留言时间:2012-06-05 07:52:51
其实,由于科学的逻辑性以及数理学科的严谨性,个人信息在学术交流中就象某人的武学家数在内功比试中一样都能清楚地展现出来。比如说,我对紫鸟同学的背景、现在从事的研究及可能在何处工作等也可从她发的帖子中琢磨出来。这就象说庄锐是从事zeta-函数和Riemann猜想的研究一样也是七八不离九十的样子。当然,即便如此,还是不应实名,隐藏也还是很重要的。通常能琢磨出他人学术信息的人不大可能逆向思维,从而突然出个无情对(“羌笛何须怨杨柳,北京随便着拖鞋。”)什么的而说出他人不想让大众知道的信息。
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作者:紫荆棘鸟 留言时间:2012-06-05 06:02:47
就是。sciencenet 有个姓刘的 professor 要我开 blog,于是我也注册,结果如你一样被否决,理由是“信息不全”。我给他们发个邮件说,提供实名可以,但是要隐藏,只能让你们管理成员知道,他们没同意。于是不了了之。
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作者:coolboy 留言时间:2012-06-04 13:33:33
没有。
科学网上开博客必须中、英文通通实名注册。我英文名coolboy,中文名“酷宝,来自火星”,结果系统不认,也就没开。
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作者:紫荆棘鸟 留言时间:2012-06-04 11:38:05
coolboy 在科学网开了博克?
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作者:coolboy 留言时间:2012-06-02 09:21:51
紫荆棘鸟:数论、代数、几何/拓扑乃至数理逻辑等,都在这栋大厦内,只是数论的 percentage 在变化而已。
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紫鸟的这一论述引伸出来刚好可以解释为什么中国古代没有科学,或现代科学为什么不可能在中国文化的框架中发展出来。我曾经在科学网一个关于猜想的帖子中,介绍评论了有关数论中的猜想(见下链接的[72]楼):

三维伊辛模型:激辩之后的猜想 [袁玥]
http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=85876&do=blog&id=219842
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coolboy [2009-3-12 21:52] (关于猜想)

哥德巴赫猜想是数论里面的一个很有名的猜想。费马定理在证明之前也是数论里面的一个猜想。数论一开始就是当年一些富家子弟在饭后茶余为消磨时间玩弄数字游戏而发展起来的。当年各式各样的数字猜想有很多很多。哥德巴赫当年就有名气,因为他的数字猜想多数是对的。所谓猜想是“对的”其实包含两层意思:(1)数学上严格证明了使之成为定理,(2)用一个个数字从小到大地不断地去试(验证)猜想,发现都是对的,则称为一个正确的猜想。早期的数论研究主要涉及整数, 从而使得方法(2)成为可能。

当然玩弄数字游戏中提出来的猜想绝大多数是错的,是错误的猜想。说某猜想是“错的”可比说它是“对的”简单得多了。用一个个数字从小到大地不断地去试猜想,若发现有一个数字试得不对,则猜想就错了。不过当年也是乐意提新猜想的人比证明或试猜想的人多。除非是象哥德巴赫这种名人又有什么新猜想,则大家也都 一窝蜂的来试试,一步步地用很多很多数字来试。

一些不太有名的人提了些猜想,用十几,二、三十个数字试了发现都是对的,大家也就不再去追究了(猜想太多了哈),反正没什么名气的猜想多那么几个也无所谓。二、三十年后有人读到那些猜想,再用大一点点的数字来试试。哈!猜想是错的!
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上面论述中的这一句“数论一开始就是当年一些富家子弟在饭后茶余为消磨时间玩弄数字游戏而发展起来的”讲的就是文化差异。欧洲的皇室及政府各级官员在很长一段历史时期内一直是世袭的。在中国,只有皇帝是世袭的。其它各级政府官员从隋朝开始都必须经过政府统一的公务员考试进行选拔。而那考试项目中只有文科政治等指定内容而没有理科哲学等自由发挥的内容。再强调一下:那考试项目中只有文科政治等指定内容而没有理科哲学等自由发挥的内容。

所以当年在欧洲,科学研究是世袭富豪人们的一种兴趣、是一种自由追求,是一种生活。在中国,公务员考试的科举制度就系统性地扼杀了这种兴趣、追求和生活。

现在再回到紫鸟关于“数论的percentage的变化”上来。既然现代社会中科学研究也已成为是一种职业化、商业化的行业或行为,则原始数学中主要以兴趣和智力为基础的数论学科也必然会受到越来越少的人们的重视或关注。我在上面说到我那重要的一票投给紫鸟,除了因为说她是一“奇才”让她这个周末开心一下之外,也确实是因为她的观点同我上述的想法不谋而合。
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作者:紫荆棘鸟 留言时间:2012-06-01 20:10:46
先说两道也可以的,足以难能可贵了,一般人连题都看不懂的说:)
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作者:紫荆棘鸟 留言时间:2012-06-01 20:08:53
怎么又说到计算数学上去了。现在 engineers 都搞蒙特卡诺有限元变分法,那不过是因为需要么,和数学本身这栋大厦没多少关系。数论、代数、几何/拓扑乃至数理逻辑等,都在这栋大厦内,只是数论的 percentage 在变化而已。

另外物理严重依赖数学,是因为表述和精确的要求,本质上物理怎么是数学呢?物理规律是存在的,牛顿老爱发现没发现、或者表述错没错,它们都在那里。物理的目的是挖掘真理。而数学本质上是可以不存在的,它也不是什么真理,本质上它唯一的要求就是逻辑上的自洽。
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作者:庄锐 留言时间:2012-06-01 20:04:48
谢谢紫荊,可能我的有些表达不够贴切,但是没有误解你的意思。我对你们在数学上的兴趣深表敬佩。 

我先就是搞代数的,在国内就发表了一篇文章今天还引为自豪;因为那在历史上也留下了小小的一笔。 我给出了一个很有点漂亮的公式,证明就是复杂的初等方法。猜出公式精确的令我陶醉。 你说到义无反顾,我以前讲过,是有人强推而成。

至于哪两到难题我懂得差不多,还是等以后再说吧。说不定哪一天我真可能对7道难题小做一番评价,你的问题一定会再有他人问我的。
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作者:庄锐 留言时间:2012-06-01 19:52:24
忘了说一句: 那7道难题都不是数论的,但是都与数论多多少少有点关系。懂得所有7道题的人一定是Generalist数学家,也一定多多少少搞点数论。 数学中的问题归根结底可以说都是数论问题,其他的只是具体方法;早期的整个数学就是数论而已。

数学是长线专业,数论更是长线中的长线,没办法与你说的那些相比。 数学无疑是最重要的学科,如果仅仅比较的话。最热门的数学是计算,因为飞机导弹归根结底要搞计算来对付! 但是这种数学不在我说的数学之列。

这一点是我没说清的地方,就像医学就是看病,数学中的数论就是解决猜想。 所以数论是纯数学的核心部分,是不是最重要我就不说了。 你提到的物理其实就是数学的一部分,对象不同方法主要还是来自数学。 不知我这么讲是否讲得通? 讲不通的话,我也不想再说了。
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作者:紫荆棘鸟 留言时间:2012-06-01 19:48:21
要不庄锐码个博文具体说说你知道的两个难题?

(另 coolboy 也不要舞蹈了,我什么都没学懂,奇才那是下下辈子的事情)
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作者:紫荆棘鸟 留言时间:2012-06-01 19:38:56
哈,庄锐别恼,我数学肯定比你和 coolboy 差,就算说错了什么,也不会是故意的。具体到数论,我原话不知是哪句,但是应该没有贬低数论的意思,只是说了,解析数论现在基本上停滞不前,淡出了数学的主流(的发展)。无论如何这是事实,对吧?当然并非整个数论都这样,上次据一位叫做 theQuick 的朋友说,代数数论现在就比较火。

我说解析数论几乎没进展了,但是另一方面你还在研究 Riemann zeta-函数 (& 解析数论),言外之意是表达一种钦佩。这需要一种热心和义无反顾。

你后面的留言在表达数论在数学中的核心和终极地位 (大约这个意思吧),我想大家求同存异吧。其实我想反驳,不过水平次,估计反驳不出个所以然来,只好恨恨地打住:)
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作者:庄锐 留言时间:2012-06-01 19:27:03
哦,我懂了。谢谢coolboy的解释。

我已经说了为什么紫荊会有那样的看法。 至于你觉得我是在说数论好,因为我在这一行。我至少不完全是这个意思,我只是说紫荊的惊讶有点原因。至于哪个学科更重要,这不是一个需要争论的问题。对个人,兴趣所在就重要,对社会往往是能哄钱就重要。还有,对于个人来说,在于个人是否有相当的成就。不是说行行出状元麽? 任何人在任何不起眼的地方作出重大成就,那就是一个成就。当然,成就还得靠权力与金钱来承认。 

我之所以提到那7道难题,一个意思就是管它重要与否,你能解决一个难题就可得到一百万。那中间的每一个问题都是重要的,因为按照有些人的一贯行事准则,有一百万就算重要了嘛!准确地说,能够解决一道难题的人通常应该有几百万的其他好处,比如一份终身荣誉与终身的薪俸。 可是比如Perelman解决了一道难题可能连饭碗都么有保住,只能啃老。 可见Perelman想必是伤心到了什么地步才会拒绝领奖。我想他是不愿再次踏上美国这块自由的土地了!美国弄来了陈盲人,却请不来Perelman这个在美国成就一番事业的人。 为什么? 这才是我想说的话!

我讲数论是数学之王,这是基于事实,与本人是否干这行关系不大。你说的其实就是指能杀人的武器就重要,能生钱的专业就重要。数论正如Coolboy你说的不断地在变得不重要,最近就是因为密码的研究又激发了数论的研究。为什么? 因为密码是可以杀人和赚钱的哟. 只是这个原因正是我说的正常之“反常”现象,因为一个学科的重要性本来不该与钱相连;当然这就是我作为书呆子的一厢情愿。

coolboy,你想说的是谁对谁错,我想说的是未必那么简单。 写历史不是说要写事实吗,同样也不是这么简单。对未必是对,错未必就是错。 政治上如此,学术上也是这样。这才是我早已经几次表达过的主要观点。归根结底,世界上没有所谓的谁对谁错的问题,只是谁赢谁输的问题。我早说过,她对数学的了解令我非常惊叹。 你说的投紫荊一票,我完全赞成;我只是说真正了解历史未必是一件容易的事情。你coolboy对数学的理解也同样使我敬佩不已。

说远一点,这其实与另外的一些自以为是的书呆子老是谈论普世理想的社会有共同之处。 现实恰恰是"有奶就是娘”, 权力与金钱才是世界的主宰。 所以,我写过一篇“达尔文”的世界现实不可能因为任何好的制度而改变的日志。
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作者:coolboy 留言时间:2012-06-01 17:13:49
回庄锐:

我早就同你说过:“中学时曾读过闽嗣鹤的《初等数论》,但大学并非数学专业。”当时高中老师推荐说应该读华罗庚的《数论导引》,但中学图书馆无此书,故我的数论知识也就非常非常有限。

关于对各学科的重要性的分析,总脱不了“孩子都是自家的好(老婆都是别人的美)”这一套路。多争了实在是无意义。紫鸟的看法从她的知识背景和经验经历得出,总也有她一定的道理。从我自己的经验体会来讲,知识面越宽广,则对所知某一具体领域的评价也就越客观。我看到很多人都称紫鸟是一“奇才”,说的也就是她那不可思议之宽广的知识面。所以呢,我这重要的一票还是投给了她:相对于数学、物理其它各分支领域来讲,数论的研究目前并非是一热门学科。
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作者:庄锐 留言时间:2012-06-01 15:56:33
你们两位对数学这么有兴趣,我应该高兴嗦几句。我以为Coolboy是学数学的, 你刚才的说法可能告诉我又有点像不是。 因为你的用词谨慎,不像是自然而来; 你提到的说法完全正确,但有点生硬。 当然如果学过数学的但是不以此为业,可能就忘了。 或者有些专业用不了可微这么精确。 我没有贬低你的意识,只是我感觉你至少不像是数论这行。

其实我还可以说一句,你们两人的问题有一点非常相关,不知你们是否知道。 所有的数学起源于对整数的研究,所以有数论是数学之母的说法。 一切数学都可以说是起源于整数。为了这一个原因,人类必须逻辑上把这一对象推广就产生了新的数学。 解析数论在某种意义上是最终的研究,因为一切只有到了那里才会相当完美。否则就有嗲像中医胡乱开方凑合着。复数的好处是一切运算(包括微分)都可以无限制地进行,这不是从计算角度而说而是从理论上讲。

紫荆说解析数论有点稀奇还有人搞,恰恰说的不很妥;所以我有前面的评论。 这里你又提到拓扑,这可就恰恰符合你的评价。 拓扑离实际数学本身远得很,其实是几何的更广泛的逻辑推敲。粗略地说拓扑就是没有距离不受直观限制的几何。 那些与你说的那个“不可测”一样没多大用,只是理论上的。

当然数学说起来就是代数,分析,几何三个分类的方法。这三个分类有点像医学中的内科外科,但最终是要解决问题。 只有搞数论的人才是数学里真正的“医生”,其他都是为“主持医生”服务的; 只是数学中服务的比主持的人多的多。外界还以为服务的才是真正的数学。 紫荆无意中完全颠倒了这一点,因为数论才是数学的真正核心所在。

之所以如此,是因为面上的数学同时又是为应用数学服务的。 如果在数学里面,一切几乎都是为了数论。 而我就是不喜欢过分的无用理论,同时也不喜欢为人作嫁衣搞应用,所以才回到数论的。

数论的研究在当代有两个目的。 一就是我前面提到的理论研究,再一个就是为网络银行以及军事密码服务。 呃,又回到了服务;这是因为大家先要吃饭。能圈钱的才是有用的,即使在数学上其实是胡闹毫无用处在社会中可轰钱也不妨碍。 紫荆的颠倒就源于这个世俗的原因,也因此我几次提到了“政治”或者说“利益”在数学研究中也同样扮演着生死存亡的角色。

不能多说了,我是没有假期的哟!
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作者:coolboy 留言时间:2012-06-01 15:18:30
魏尔斯特拉斯函数确实是挺有意思的。我在科学网的一篇博文中曾作过如下的评论:

+++++++++++++++++++++++++++++++++
老科学家的婚姻爱情(5)谷超豪-胡和生的故事 [戴世强]
http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=330732&do=blog&id=363818

Coolboy:
南京大学的仇庆久夫妇也曾是令许多人羡慕的数学夫妻教授。仇老师长得帅,讲课既幽默又严谨。苏老师长得美,讲课细,说话声音甜甜的。有幸听过仇老师的偏微分方程和苏老师的实变函数课。仇老师认为偏微方程最好的书是Courant-Hilbert的数理方法第二卷。他说:“现在有中译本了,但我建议大家还是去读原版书。”在讨论热传导方程解的特性时他说:“有人会说,这方程的解一开始就充满了全空间,但我在这里并没有感到热源的作用。我说,你身体没感到热并不能证明这数学解有错。首先......”苏老师在讨论到实数集的一些貌似奇怪的性质时说:“我今天早晨在来上课的路上还在想这个例子,怎么会是这样的呢?......”
+++++++++++++++++++++++++++++++++

其中说到的“这个例子”就也包括魏尔斯特拉斯函数。
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作者:coolboy 留言时间:2012-06-01 15:16:35
按我的理解,若叙述提到或是关于“复变函数”的话,则其解析函数的无穷次可微应该是default mode。故我就仅针对连续而言作了简化。类似地,“三角形内角之和为180度”在不少情况下也是default mode。假如谁的初稿写出了如下的句子:“勾股定理只适用于直角三角形。由于三角形内角之和为180度,直角的意思是90度,故每个直角三角形最多只有一个直角。”我也会建议把后一长句删了。
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作者:紫荆棘鸟 留言时间:2012-06-01 14:07:01
看结论:

在拓扑学意义上:在从[0,1] 区间射到实数上的连续函数空间C([0, 1]; R) 中,处处不可导的函数的集合是稠密的(关于一致范数的拓扑)。
在测度论意义上:在配备了经典维纳测度γ 的连续函数空间C([0, 1]; R) 中,至少有一处可导的函数所构成的集合的测度是0,也就是说和处处不可导的函数相比是可以“忽略”的。
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作者:紫荆棘鸟 留言时间:2012-06-01 14:04:47
看这个很有趣:魏尔斯特拉斯函数
<a href=http://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E9%AD%8F%E5%B0%94%E6%96%AF%E7%89%B9%E6%8B%89%E6%96%AF%E5%87%BD%E6%95%B0>魏尔斯特拉斯函数</a>
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作者:coolboy 留言时间:2012-06-01 07:19:07
哈哈,我评论中的完整句子是这样的:

+++++++++++++++
“数论”研究整数的性质,“解析”则意味着“连续”。
+++++++++++++++

这句话是从初稿中的下面一句话经反复修改之后才发的:

+++++++++++++++
“数论”研究整数的性质,整数是不连续、不可微、一次都不可微的。“解析”则意味着“连续”,非但连续,它还意味着可微且无穷次可微呢。
+++++++++++++++
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作者:庄锐 留言时间:2012-06-01 06:57:29
Coolboy 太会推理了,但是大部份推测不是我的想法;这里先评一点。

解析比连续要多很多很多!如果硬要连系的话,应该把解析和可微挂钩。解析等於无穷次可微,解析一般指复函数。解析数论大致可以说就是用分析方法,多半用初等分析或者复函数分析。

我的意思很简单,7个问题说明这些都是目前的重要课题;不存在过时和不流行的说法。 还有一点你们没(猜)到,我说的很直白。 不用(猜)只要读,就在最後一句。

Of course, any current problems in mathematics would be far beyond outsiders. But, Coolboy may know some of the seven problems as he seems to be a mathematics person. I tried to know each of these problems in details, but I only understand two of them well enough. Please forgive me for not discussing about them.
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作者:紫荆棘鸟 留言时间:2012-06-01 05:08:18
coolboy 思维果然发散,是学数学的料。俺不是老实 (尽管算老实),而是笨,木看出庄同学的小99。
解析数论基本上停滞了吧,这年头还有研究解析数论的,真令人刮目相看。
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作者:coolboy 留言时间:2012-05-31 17:26:34
唉,紫鸟真是一个老实人、乖乖女。别人同你说什么,你就照单全收,全信了。都什么年代了,居然还能遇到老老实实的乖乖女。平常是不是常受人欺负?也许长得出奇的美,别人不忍心下手,那算是你好运了。

庄锐是不会去写那seven Millennium Prize Problems的科普的,太难了。他也不是真心要让你去写。我想他的意思是说,你去看那个链接,就会知道他的研究确实就是zeta-函数和Riemann猜想。他的研究领域应该是“解析数论”。“数论”研究整数的性质,“解析”则意味着“连续”。但我们学过的复变函数中的“留数定理”则把“解析”同“整数”联系了起来。不管围道如何变化,其围道积分值总是正比于奇点的个数。

下一链接关于Riemann猜想的科普可能最适合于你我的知识背景了,强烈推荐!

Riemann猜想漫谈 卢昌海
http://www.changhai.org/articles/science/mathematics/riemann_hypothesis/index.php
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作者:紫荆棘鸟 留言时间:2012-05-31 15:11:30
哈,那就交给庄锐处理。自己 handle 自己的 proposal
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作者:coolboy 留言时间:2012-05-31 05:32:45
你说的这类科普文章还真是只有能写出“说说‘毛粒子’和‘前进子’”的作者才能胜任。你知道那篇博文之下为何没人发表评论吗?至少对我来说,读完之后除了敬佩之外也就只有仰视的份了,哪里还敢乱发评论?

另外,有伟人曾说过,世界是你们的,也是我们的,这大千世界是由男生和女生组成的,懒惰的男生和勤快的女生所组成的世界是美丽、和谐和永恒的。
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作者:紫荆棘鸟 留言时间:2012-05-31 04:59:52
coolboy 科普庄锐的 seven Millennium Prize Problems,如何?
肯定能成的,关键是怕你懒惰......
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作者:庄锐 留言时间:2012-05-30 17:14:04
Especially, I would appreciate it very very much if someone may try to find out the reason why Perelman declined the award in 2010. I might say, perhaps forever. He is a Russian, he achieved that in USA. I am afraid that he would never come to USA anymore in his life, like Qian Xuesheng said.

-------------------------------------------

The Millennium Prize Problems are seven problems in mathematics that were stated by the Clay Mathematics Institute in 2000. As of May 2012, six of the problems remain unsolved. A correct solution to any of the problems results in a US$1,000,000 prize (sometimes called a Millennium Prize) being awarded by the institute. The Poincaré conjecture, the only Millennium Prize Problem to be solved so far, was solved by Grigori Perelman, but he declined the award in 2010.
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作者:庄锐 留言时间:2012-05-30 17:09:13
I have not read your blog for a while. It is indeed a greater effort.

Also, you may write an article about the seven Millennium Prize Problems in mathematics, if you are interested. It seems to me that you know a lot about mathematics.

The following is one place you may find some information:

http://en.wikipedia.org/wiki/Millennium_Prize_Problems
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