数学

前言

鸣谢

简介

1.自然如何计数来自比萨的莱昂纳多发现斐波那契数列

十分有用的阿拉伯数字

实用数学

数学在欧洲的复兴

数论

其他科学家：阿拉伯数学家们

关于兔子的问题

自然界中的斐波那契数列

黄金比率

这是一种内在的和谐吗？

相关链接：数学与古希腊的哲学

莱昂纳多的遗产

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扩展阅读

2.自然模式发现者的工具卡尔.皮尔逊与统计学

一个自由思考的头脑

科学的规范

其他科学家：弗朗西斯.高尔顿

统计的工具

优生学与高尔顿实验室

争论焦点：实验的评估

争论焦点：科学的政治用途

皮尔逊的晚年生活

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3.猜测与模拟约翰.冯.诺伊曼让电脑转起来

来自名城的少年天才

最初的职业选择

对物理学和数学的贡献

经济学与博弈论

争论焦点：冯.诺伊曼与原子弹

对计算速度的追求

数字计算机的诞生

研究自我复制的自动机

艰难的命运

其他科学家：斯坦尼斯洛.乌拉姆

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4.微妙的均衡约翰.纳什与博弈论

一个与众不同的孩子

走向数学的道路

普林斯顿的生活

博弈论与纳什均衡

人生的低谷

亲历者说：令人发怒但又聪明绝顶

濒于崩溃的边缘

在那些阴暗的日子里

相关链接：数学与疯狂

顽强的站起来

手捧诺贝尔奖杯

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5.永无止境本罗特.曼德尔布洛特开启了分形世界的入口

在战争的阴影下学习

不同寻常的数学道路

不可思议的聚合

混沌与分形

曼德尔布洛特集

应用价值的发现

相关链接：制造分形与应用分形

其他科学家：克里斯朵夫.斯库兹

分形学的大众化

亲历者说：自我与需求？

曼德尔布洛特的成就

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扩展阅读

6.站在蝴蝶的翅膀上爱德华.洛仑兹与混沌理论

云朵与计算

天气预报与气象学

预测天气的新方法

难道是计算机疯了？

天气预报的局限

未来趋势：当今天气预报的发展趋势

混沌的实验演示

奇异吸引子

其他科学家：米歇尔.费根鲍姆

混沌：一种新的范式

获得认可

争论焦点：理论与时尚

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7.“涌现”的游戏约翰.康威，“生命”与其他游戏

“我想要成为一名数学家”

剑桥与超实数

在24维空间之中

难题与娱乐

生命游戏

没有终点的生命？

十分怪异的生活

其他数学家：马丁.加德纳

其他数学家：威廉.格斯伯

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8.从宇宙到大脑罗杰.彭罗斯揭示隐含的内在联系

一个人才辈出的家族

转向数学研究

数学物理学

黑洞与霍金

扭曲的空间与精巧的铺砌

其他科学家：斯蒂芬.霍金

意识的物理本质

相关链接：相对论和量子力学的统一

大脑是一架量子计算机吗？

争论焦点：彭罗斯和他的批评者们

主要成就

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9.人工进化克里斯朵夫.兰顿创造虚拟生命

当一个业余爱好者获得了一台电脑之后

发现“生命”

遗传编程

紧跟冯.诺伊曼的脚步

兰顿环

尚未命名的领域

虚拟蚁群

相关发明：人工生命与计算机动画

信息就是生命

洛斯.阿拉莫斯会议

相关链接：人工智能与人工生命

人工生命与意识

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10.一种新的科学斯蒂芬.沃尔夫勒姆与通用自动机

少年物理学家

在加州理工学院研究计算机

研究细胞自动机

开发Mattlen]atica数学分析软件

通往复杂性的捷径

相关链接：沃尔夫勒姆思想的应用

通用自动机

一种新的科学

争论焦点：沃尔夫勒姆的工作是伪科学吗？

评价沃尔夫勒姆的科学

生平年表

扩展阅读

学科发展年表

译者感言

前言

现代科学与发明的关键性进展建立在一些看似简单却具真知灼见的想法之上，那就是科学技术与人们的生活息息相关。事实上，它们也正是我们探寻这个世界的秘密、重新塑造这个世界的一部分，也在某种程度上改变了人类的生活。

在一百多万年前，现代人类的祖先开始将石块制成工具，这样他们便可与周围的食肉动物竞争。大约从3.5万年之前开始，人类开始在岩洞的石壁上绘制精美的壁画与其他手工艺品，这些都表明技术已与人们头脑中的想象、与人们所操的语言交融在一起，一种崭新的躁动难安的艺术世界的帷幕渐次拉开。人类不仅仅在塑造着他们所处的世界，还用艺术的方式去表现它，用自己的头脑去思考，思考世界的本真及其含义。

技术是文化的基本组成部分。许多地方的神话传说中都有一个叛逆者的形象，他轻而易举地摧毁了既定的顺序，而代之以令人耳目一新的、饱含颠覆性的可能。在许多神话里，都可提炼出这样一个例子：一个叛逆者，例如一只来自美国的山狗或是乌鸦，从上帝那儿偷来了火种，并将它交到人类手上。所有的技术工具，无论是火、电还是锁在原子与基因中的能量，都如同一把双刃剑，仿佛从那个叛逆者手中接过来似的，它们发出的能量既可以治愈人类的创伤，又可以给人类致命的一击。

一个技术的发明者常常会从科学发现中寻找灵感。就像我们所知道的一样，当今的科学远比技术要年轻，回溯历史，便可发现它起源于大约500年前的文艺复兴时期。在那个时期，艺术家与思想家们开始系统地探寻自然的秘密；而第一个现代科学家，例如列奥纳多.达.芬奇（Leonardodavinci，14521519）与伽利略.伽利莱（GalileoGalilei，1564～1642），在一些器具的帮助下，通过做实验，拓展了人们对于物体在空间中的位置的认识。紧接着，一场革命性的解放运动轰轰烈烈地展开了，最具代表性的则是以下几位天才：在机械制作与数学方面有着卓越贡献的艾萨克.牛顿（IsaacNewton，16431727）；发现生物进化规律的查尔斯.达尔文（CharlesDarwin，18091882），在相对论与量子物理方面有着开创性贡献的阿尔伯特.爱因斯坦（AlbertEinstein，18791955）以及现代基因学的鼻祖詹姆斯.D.沃森（JamesD.Watson，1928）和弗朗西斯.克里克（FrancisCrick，19162004）。当今科技领域新出现的基因工程、微缩工艺以及人工智能等各领域都有着能够独当一面的主导者。

像牛顿、达尔文以及爱因斯坦这些鼎鼎大名的名字都能够紧密地与那些科技革命联系在一起，这些革命代表了现代科技中作为个体的人的重要性。

这一系列的每本书都遴选了10余位在科学技术方面作出杰出贡献的先锋者，并将目光集中在他们的人生与成就上。每一本书都开辟了一个新的领域：海洋科学、现代遗传学、现代天文学、法医学与数学模型。尽管最早的开拓者起到了重大的作用，但这套书所论述的重点则是20世纪以来甚至是当今的研究者们。

每一卷的传记都按照一定的顺序排列，这种顺序反映了作为个体的研究者们的重大成就的变化过程，但是他们的人生经历常常是枝蔓缠绕，不那么容易一下子看清的。每个人的具体成就都离不开他们当时所处的环境，也离不开他们工作中的协作者以及给他们的研究提供帮助的外界力量。牛顿有一句名言：“倘若说我能（比其他人）看得更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。”每一位科学家或发明家的成就都不是无源之水，而他们甚至要经过一个跟前人暗暗较劲的过程才能超越他们。作为个体的科学家与发明家也与他们的实验室的其他同事乃至别的地方的人发生着种种联系，有时还得益于广泛的集体的努力，例如20世纪末启动的政府赞助与私人赞助，它们为人类基因组的研究提供了一些细微的帮助。科学家与发明家们不但影响着经济、政治与社会力量，反过来也受着它们的影响。在本书所属的这个系列中，科学和技术活动与社会制度的发展之间的关系也是一个重要的议题。

在传记之外，本书还备有扩展阅读，提供了另外一些特定的研究对象。

每一章后面都附了一份年谱以及扩展阅读的建议。除此之外，在每本书的末尾还附有学科发展年表。在书中还插入了以下一些工具条，以便给我们提供一种更好的视角，从而更快地进入到那个由科学家与发明家共同构建的世界中去：相关链接：描写一些具有个性特征的工作与科技发展的联系亲历者说：为发现与发明提供第一手资料争论焦点：对由发现与发明所引起的科学或伦理问题的探讨其他科学家：描述的是一些在这项工作中起到重要作用的人相关发明：展示了一些与之类似的或相关的发明社会效应：提供了有关发明创造对我们所在的社会或个人生活的影响的相关讯息科学成果：解释了一名科学家或发明者如何应付一项具体的技术上的难题或者说挑战未来趋势：描述了随着时间的变化，这些技术所发生的进展，相关的一些数据也在此处被公布在这套书中，我们讲述的是人类不断寻求真理、勇于探索、不懈创新的故事，我们也希望亲爱的读者能够被这些故事所吸引、鼓舞，得到一种潜在的力量。我们希望能够给读者铸造一座桥梁，一起走进科学与发现、发明的世界，并且能够尽情游弋于这个广阔的世界中，在其中找到内心更深刻的共鸣。

后记

翻译是一个充满艰辛而又趣味无穷的学习过程。除了里程碑式的发现外，10位科学先锋特立独行的思想和个性令笔者深受启发，探索真理背后鲜为人知的故事也让笔者对科学发现本身的理解更加生动和饱满。美好的东西通过与人分享而愈发呈现光彩。希望能与读者朋友们分享书中充盈的智慧和故事。若能有所启悟，则倍感快慰。

在翻译过程中参考了众多先贤的智慧，得到了许多同仁的大力支持，在此深表感谢。其中尤其要感谢上海科学技术文献出版社的编辑于虹老师，同仁刘雪婷和侯然女士；感谢父母及友人在翻译过程中给予的无限支持。笔者学识粗浅，加之时间仓促，纰漏恐在所难免，请读者诸君不吝斧正。

王正科赵华2007年10月于北大畅春新园

　　本书回顾了10位在数学领域作出杰出贡献的科学人物，引人入胜。每一章包括科学家取得的成就、个人性格、遇到的专业困难以及最有价值的贡献，正文后附生平年表及扩展阅读等参考文献。书中包含数学及相关学科40张黑白照片和插图及学科发展年表。本书是学生、教师及广大读者必读的科普书籍。　　数学是描述自然与社会强有力的模式。哈里.亨德森用生动的笔调展现了现代数学发展中的重要里程碑。他在书中精要地勾勒了十位科学先锋里程碑式的科学发现，还带领读者走进科学探索的幕后，呈现了他们与众不同的生活方式和真理背后鲜为人知的精彩故事。【作者简介】　　哈里.亨德森是一位撰写科技、计算机技术、数学、传记和历史图书的作家、编辑。他曾在FactsOnFile出版公司出版过《在计算机与电子太空中的就业机会》、《信息时代的私密空间》、《现代数学》(被纽约公共图书馆评为1997年最佳“青少年图书”)。《计算机科学技术百科全书》被《选择》杂志重点推荐。