「我知道聽到這邊,你們心裡一定會覺得老師在講啥X,什麼叫做描述、表現這世界的方式。」
「不用想得太難,其實你們早就接觸很多了,你們從國小到現在不是已經背過不少公式了嗎?比如說圓的周長公式、面積公式就是阿。」
「以前的數學家看到自然界的圓形物,看到工匠能夠以圓規畫出圓形,他們就會思考這個圓的概念是什麼,要怎麼表現出來。」
「你們在數學課本上也許會看到圓的定義:在一個平面上,以一點為中心,所有與這一點距離相同的點連在一起就是圓。但是這個圓並不是直線可以直接量距離,所以數學家就會想到周長該怎麼求,然後才用了很多方法找出了圓周率,再推導出圓周的公式,這就是數學家表現圓的方法。」
「又比方說天文學家觀測星星,星星的亮度要怎麼表現,亮、很亮、非常亮嗎?當然不行嘛!他們必須找到一個標準用數字來加以表現才精確阿!」
「所以當科學家發現了一個現象想描述,或者是提出假設想驗證的話,最精確的方式就是利用數學,以數字加以描述,或者以數學作為工具導出絕對成立的公式,只有到這個地步,這個現象或假設才能成為不能推翻的理論,比如你們之後在自然裡會學到牛頓運動公式也是如此。」
「好,聽到這裡可能又有同學想我又不想當數學家或科學家,那幹麻還要學數學呢?」
「我剛剛說的是對數學要有正確的觀念,並沒有提到必須學數學的原因喔。」
「數學並不等於計算,但計算確實是數學的一項功能,對我們一般人來說好像最常用到的功能也是計算而已,但除了計算之外,你們在數學課就沒有學到其他東西嗎?」
「有同學提到邏輯推論,很接近了。」
「最近這幾年啊!常常會有家長抱怨國小的數學作業,然後記者就會去報導一下,而且每年抱怨的東西都差不多,像是一個蘋果5元,買三個蘋果15元,為什麼一定要寫5X3,寫3X5就被老師打錯,就大概是數字變一下,差不多都是這樣的抱怨,為什麼結果一樣卻不可以反過來寫呢?」
「對阿!有些同學知道,因為題目問的是多少錢,有單位的問題,其實抱怨的家長多半也知道原因,但他們為什麼要抱怨老師太龜毛不知變通?不就是他們只把數學當成計算,對於背後的概念規律覺得無所謂嗎?你們不覺得跟最近國文學到的差不多先生很像嗎?」
「得到的結果一樣,就可以不在乎前後順序嗎?數學是科學之母,科學的驗證可不能這個樣子,今天你如果因為錯誤的思維在一個題目得到正確的結果,換一個狀況可能就會造成很大的錯誤,數學所要的就是要讓學生學到正確的、科學的邏輯思維。」
「應該有很多同學都有聽過愛因斯坦的相對論吧!相對論的出現跟邏輯思維也有很大的關係,知道什麼是相對論嗎?」
「相對論分成廣義和狹義,狹義相對論指的是時間與空間不能獨立存在,時間會受到速度的影響,還有質能互換公式等等,像我剛剛說的,理論必須要有不能推翻的公式。」
「雖然相對論是愛因斯坦提出,但事實上在他之前就有很多學者進行過相關的思考,最後是愛因斯坦的相對論作為總結。」
「愛因斯坦的相對論與光速脫不了關係,在愛因斯坦之前,科學家就先證明了光速是宇宙的最高速限。」
「證明的方式是利用觀察跟數學驗證,這邊就不講了,畢竟我不是專業的,光速是宇宙的最高速限這個結論很好阿,一般人聽到可能都覺得沒有問題,但科學家不會這樣想。」
「思考一下這個問題,今天如果你在一列時速100公里的火車車頂往前投出一顆時速50公里的球,那麼這顆球的實際速度是多少?」
「有同學說對了,時速是150公里。那狀況就來了,如果我在同一列火車車頂射出一道光,應該要把火車的速度加上去吧!這樣不就突破光速了嗎?可是科學家已經證明了光速就是最高速限了,太矛盾了吧!」
「這時候按照邏輯推論,科學家可以提出兩種想法,第一是光速是宇宙最高速限的理論是錯的,必須重新驗證;第二就是光速不能突破如果是正確的話,那就表示火車的速度不能對光造成影響,也就是光源的速度不會影響光速。而科學家確認光速的確不能突破,所以後者才是正確的,但是為什麼光源的速度不會影響光速,一連串的思考下去,終於以愛因斯坦的相對論作為總結。」
「這樣的邏輯思維你們也做得到,當然驗證需要很強大的數學能力,只是我要告訴你們的是,邏輯思維在生活上是萬用的,如果你會認為邏輯思維沒有用,這種想法本身就相當沒有邏輯。」
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