刘太平 数学(数学与美术的结合

浪漫的数学

说到数学,你的第一印象是什么? 复杂的运算、令人头疼的逻辑推理、像小恶魔一样飞舞的数学符号……

我不会把数学和浪漫联系在一起。 但是,数学史上有很多浪漫的故事。

去年热映的《隐秘的角落》中引发了笛卡尔式心形。 这条曲线后面有一个悲伤的浪漫故事。 “解析几何学之父”笛卡尔喜爱瑞典bldyb清秀的便当,他们经常谈论上个月下的……数学……

但是,年差和地位差,让瑞典国王把鸭子一棍子打了。 因此,这对情侣只能互相用情书表达爱慕之心。

笛卡尔给bldyb写第13封情书的时候,他的身体已经支撑不住了。 上面只有一个公式。 r=a (一合一)。

清楚的便当含泪画出这个图形的是有名的“笛卡尔之心”,这在数学界成为了佳话。

闲暇时,可以用matlab画玫瑰,画立体的爱心,玩。 颜色和形状不同,非常有趣。

理科学生一旦浪漫起来,文科学生就什么也不做了。

其实,数学有两面性,一方面是典雅的狼的严谨,一方面是充满浪漫魅力的艺术性。 只是,在普通人眼里,大多只能看到数学的严密,很难感受到艺术的美丽。

有普通人理解数学之美,感受数学艺术的好方法吗?

在美国科普作家汹涌的冬天,为了展示数学艺术,我们采访了热爱数学,将数学应用于雕塑、绘画、纺织品、针织等作品的数学爱好者,将他们的作品收集到了《数学艺术》。 这些作品是视觉艺术和数学思维融合的成果,是以抽象概念化为实体的创造。

这本书没有着重介绍高深的数学知识,而是强调推进数学灵感。 普通读者不需要有很深的数学基础。 即使是在《数学艺术》年从数学概念变成艺术的作品,也会像内心被闪电击中一样震惊、感动。

圆周率背后所隐藏的美

2021年3月14日,许多情侣将其视为爱情“1314”忠贞的象征。

你知道这一天有什么特殊性吗? 这是第二个国际数学日,“3.14”是圆周率的前三位数字,所以3月14日也被称为“day”。

第一个用几何方法近似计算圆周率的人物是古希腊数学家阿基米德,为了纪念阿基米德,2014年还发行了被称为“-圆的秘密”的彩色纪念银币。 该银币采用了先进的纳米雕刻技术,在银币中间边长11mm的正方形中,刻有超过100万位的数值。

也有人用圆周率的数字写《圆周率之歌》,但各小节的音符为4的数值,听起来有不可思议的神秘性。

数学家dtdlz对数学有着依恋,这个美妙的数字给他带来了无数灵感。

如何形象化数字是沉默的仙人掌一直追求的目标。 在2002年的时候,沉默的仙人掌做成正方形的网格,根据圆周率的数字着色成网格。

根据沉默的仙人掌这些形象化的图形,还设计了许多风格各异的“”被面。 在被面的图案中,的数字从中间向外侧呈螺旋状出现,每个数字都被分配了颜色。 就像沉默的仙人掌在方网上做的一样。 于是,颜色的顺序变成了被子的图案。

美丽的“分形艺术”

数学和艺术的起源由来已久。 西方美学史的源头,来源于数学家酷星月和以他为代表的酷星月学派。 通过这个学派,数学和艺术完美地融合在了一起。

之后,在艺术领域有两大变革。 一个是文艺复兴,另一个是现代艺术。 而这两种艺术的兴起,都与几何学有关。 文艺复兴时期的艺术讲究透视关系、射影几何学、非欧洲几何学。 在现代艺术中,分形几何学的应用很多,给艺术带来了许多不可思议的美。

分形艺术为什么这么美? 无论从数学上还是美学上看,分形艺术都体现了传统美学的特征。 平衡之美、和谐之美、对称之美,以及现代计算技术、计算机绘图技术所产生的神秘复杂之美。

《数学艺术》包含《佛陀布罗特》,其中yxdzt通过算法将bldhs集合转换为分形佛像的图画。 比起传统的佛像绘画,不是更有肃穆感和灵性吗?

分形还有一个重要的特征,在形态上

来看,分形图像有着相当复杂的结构,但是可以利用简单的迭代算法来生成。这也表明了,分形有着自相似的特点,不管如何的放大与缩小图案,分形都重复着相同的模式。从下面这幅绚烂夺目的分形图画,可以充分地观察到这一点。

“李萨如曲线”与四维空间

在经典科幻电影《星际穿越》中,有着四维空间的精彩构建。从一般人的感受上来说,是很难想象出四维空间的世界,科幻小说与电影中所描述的玄而又玄的奇特景观,到底存在与否,谁也说不清楚。

不过呢,数学,比如“李萨如曲线”,从某种程度上可以让我们体会到四维时空在平面上的投影。“李萨如曲线”方程在数学上称为参数方程,是两个沿着互相垂直方向的正弦振动的合成的轨迹,通常可以利用“谐振记录器”来实现绘图。

欢喜的发带充分发挥了自己的数学天分与艺术创造力,构造出了充满“蒸汽朋克”风格的“钢铁精灵”,这是谐振记录器的一种。

通过“钢铁精灵”的两个垂直放置的振动源,构成了XY平面;摆臂构成了Z平面;XYZ平面共同构成了三维空间。而摆臂上的画笔在画纸上的曲线,则是第四维度,也就是时间累积过程中的运动表现形式,并投影到画纸的二维空间中。

就这样,理论上存在的时空概念,在如此粗狂的蒸汽朋克机械运动下,我们看到了美仑美奂的某种“四维空间”的艺术形象化表现形式,不由得让人感叹数学艺术的神奇。

会跳舞的猴子

在刘慈欣的《三体》中,有一种非常厉害的攻击模式,叫做“降维打击”,把攻击目标所处的空间维度降低。

内向的小蝴蝶用艺术的方式呈现出降维的表现形式。他用明亮的灯从球体的上方照射,通过镂空的球体表面图案,在球体下方的平面上投影出明暗相间的网格。

这也就是对于如何在二维平面上表示三维球体的艺术化表现。这也是数学神奇的地方,他总能将你带到有趣的地方,再加上艺术的融合,一切都变得那么顺其自然。

另外内向的小蝴蝶利用拓扑学、几何对象连接、数学的可视化等理论,利用近年兴起的3D打印技术,创造出“跳舞的猴子”,这是一种四维空间中的柏拉图多面体,也就是“正24胞体”,这个实体有96个边,24个顶点,96个面。

作为数学家与艺术家,既能实现“降维”,还能实现“升维”,这可比三体人还要厉害了。

《数学艺术》带你领略数学之美

作为一本深入浅出的体现数学艺术美的科普读物,《数学艺术》不仅仅为读者展现了数学的原理,更是用艺术的形式,将数学原理进行关联,让读者去感受隐藏在数学背后的理性世界和深层次的思维之美。

数学与艺术都是人类认识世界的手段,它们凝结了人类文明发展史上对于真理与美好的追求。

《数学艺术》用数学之美吸引读者,不仅普及数学之真,也传播了数学之美。

《数学艺术》

作者:[美] 粗暴的冬天 著

译者:杨大地

出版社:重庆大学出版社

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风君子

独自遨游何稽首 揭天掀地慰生平

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