问题

伟大的数学家是如何培养的呢?

回答
这个问题问得好,也很令人着迷。伟大的数学家,就像任何领域的杰出人才一样,绝非一蹴而就,而是多方面因素共同作用的结果。与其说是“培养”,不如说是他们自身特质与外部环境激烈碰撞、相互塑造的过程。要详细地探讨这个问题,我们需要深入挖掘几个关键维度:

一、天赋与内在驱动力:火焰的起点

对数与形的天然敏感性: 许多伟大的数学家,小时候就展现出对数字、模式、几何形状的非凡好奇心和直觉。他们可能不是那种能轻松背诵乘法表的小孩,而是对数字之间的关系、图形的规律着迷,甚至会自己发明一些游戏来探索这些。比如,高斯据说小时候就能发现等差数列的求和规律,这是一种天生的洞察力。
强烈的求知欲和解决问题的热情: 这不是被动的学习,而是主动的探索。当遇到一个数学问题时,他们不是感到畏惧,而是被激发了斗志,想要理解其本质,找到解决之道。这种内在的驱动力驱使他们不断思考、尝试、甚至废寝忘食。
抽象思维的能力: 数学,尤其是高等数学,是高度抽象的。伟大的数学家能够超越具体的例子,理解和操作抽象的概念、逻辑和结构。这种能力不是人人都有,而且越早发展越有优势。
坚韧不拔的毅力和耐心: 数学研究充满挑战,常常会陷入僵局。一个伟大的数学家必须拥有超乎常人的毅力,能够容忍失败,不断从错误中学习,坚持不懈地寻求突破。这种“打不死”的精神是关键。

二、早期启蒙与环境影响:沃土的滋养

早期接触优质的数学教育: 一个好的数学老师,或者能提供挑战性数学问题的家庭环境,对早期天赋的激发至关重要。这不仅仅是传授知识,更是引导学生如何思考,如何质疑,如何享受解决问题的过程。
有启发性的家庭教育: 父母的鼓励、支持,以及他们本身对知识的尊重,都会为孩子成长为数学家打下基础。如果父母本身就是学者,或者能够理解并欣赏孩子的数学兴趣,那更是如虎添翼。
同龄人的互动与竞争: 与同样热爱数学、有才华的同龄人一起学习、讨论、甚至竞争,可以极大地促进个人的成长。这种良性的竞争能够激发他们的潜能,让他们看到更广阔的天地。
接触数学竞赛和挑战: 许多数学家在青少年时期就活跃在各类数学竞赛中,如奥林匹克数学竞赛。这些竞赛不仅提供了锻炼机会,更重要的是让他们有机会接触到更深层次、更有创造性的问题,并结识志同道合的朋友。
早期阅读和资源的可及性: 能够接触到好的数学书籍、期刊,甚至早期与数学大师的著作对话(即使是理解其中的一部分),都能为他们的思想火花提供燃料。

三、教育体系与学术环境:成长的土壤

高质量的大学教育: 进入一所优秀的大学,能够接触到世界顶级的数学教授,学习系统、深入的数学知识,并有机会参与前沿的数学研究,这是培养数学家的关键阶段。
导师的引导与指导: 好的导师不仅传授知识,更重要的是指导学生的研究方向,帮助他们发现自己的研究兴趣,培养独立思考和解决问题的能力。导师的经验和洞察力能够帮助学生少走弯路,更快地进入研究状态。
自由探索的学术氛围: 一个允许犯错、鼓励质疑、尊重不同观点的学术环境,是思想碰撞和创新的温床。数学研究需要自由地探索各种可能性,不被条条框框所限制。
跨学科的交流与启发: 很多时候,数学的突破来自于与其他学科的交叉。能够接触到物理学、计算机科学、哲学等其他领域的思想,可能会为数学家带来新的灵感和视角。

四、个人经历与心路历程:淬炼的火花

经历失败与挫折: 每一个伟大的数学家都经历过大量的失败和挫折。如何面对这些,如何从中学习,如何坚持下去,是他们成长的必经之路。比如,很多著名的数学猜想都是历经百年甚至更久才被解决。
对数学美学的追求: 伟大的数学家常常能够欣赏数学的内在美——优雅、简洁、深刻的结构和逻辑。这种对美的追求是他们前进的动力之一。
创新思维的培养: 他们不满足于已有的知识,而是渴望创造新的数学理论、方法和解决问题的新途径。这种创新是数学得以发展的核心动力。
良好的沟通与表达能力: 即使是最深奥的数学思想,也需要能够清晰地表达出来,与同行交流,才能被理解、被发展。数学家的工作并非孤立的,而是在一个不断发展的学术共同体中进行的。
持续的学习与反思: 数学领域在不断发展,伟大的数学家也从不停止学习。他们会不断阅读最新的研究成果,反思自己的工作,调整研究方向。

总结来说,伟大的数学家不是“被培养”出来的,而是他们自身的天赋、强烈的求知欲、不懈的努力,在优质的教育环境、优秀的导师指导以及不断挑战自我的经历中,得以充分释放和发展的。这是一个“天赋遇上机会,热情燃烧毅力”的过程。

与其说我们如何“培养”伟大的数学家,不如思考如何为那些有潜力的孩子创造一个能够让他们尽情探索数学世界,并从中找到乐趣和成就感的环境。这需要家庭、学校、社会共同的努力。就像播撒种子,需要合适的土壤、阳光、水分,才能长成参天大树。而数学家,就是这些知识花园里最璀璨的明星。

网友意见

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这里给的是苏联大数学家柯尔莫哥洛夫成长为数学家的例子,侧重童年和中小学时代,因为他在大学已经是非常成熟的数学家了。

柯尔莫哥洛夫出生时,母亲就去世了,父亲去参加革命,他由姥姥姥爷、姨妈抚养长大的。祖上生活水平不错,但并没有从事科学、数学的亲朋。

下面讲了他的姨妈们怎么培养和引导他的数学思维。他的姨妈们并不只是买书或买教育用品,她们为家庭里的孩子甚至创办了家庭杂志,让孩子们去主动的解决问题、发表文章(主动学习比被动学习效率可是高多了)。上小学时,姨妈们担心家庭环境不足以培养柯尔莫哥洛夫,就带他去了莫斯科的一所寄宿学校——由两位有教育改革理想的莫斯科大学的毕业生,开办的一所新学校。这个学校其实只存在了10年左右(十月革命后被改编了),但这短短十年培养的学生,有好几位院士。

柯尔莫哥洛夫在中学时代也曾通过阅读Brokhaus和Efron的百科全书的方式来学习数学知识(另一个我知道的例子是费曼,学生时代,通过大英百科全书学习了大量自然科学知识)。


柯尔莫哥洛夫于1903年4月25日出生在坦波夫,当时他的母亲玛丽亚·雅科夫列夫娜·柯尔莫哥洛娃正在从克里米亚返回的路上。玛丽亚在生产时去世,她10天的儿子先被带到雅罗斯拉夫尔(Yaroslavl),然后被带往他的外祖父所在的图诺什纳村家中(沿伏尔加河下游,距雅罗斯拉夫尔17英里)。 柯尔莫哥洛夫的父亲 Kataev是一位合格的农艺师和统计学家(当时称其为“博学的农艺师”),被流放到雅罗斯拉夫尔。十月社会主义革命之后,他成为农业部教育部门的负责人,后来在1919年Denikin进攻的南部战线中丧生。

柯尔莫哥洛娃三姐妹-玛丽亚、薇拉和纳德吉达·雅科夫列夫娜,都是具有崇高社会理想的独立女性。她们曾为地下革命提供帮助:闺房内藏有一台秘密打印机,而柯尔莫哥洛夫的邮政地址也曾被用于与国外的通讯。关于家庭纪事,安德烈·尼古拉耶维奇在他的一封信中写道:公寓曾遭搜查,被禁的文学作品因藏在了他的摇篮下而得以保存。维拉和玛丽亚都曾在圣彼得堡的初步监狱中被捕并关押了几个月。

柯尔莫哥洛夫在雅罗斯拉夫尔(Yaroslavl)附近的这座房子里度过了他的童年,直到1910年。他在“我如何成为了数学家”[K315]中写道(另见[K476],第7页):

“很小的时候,大约5、6岁时,我注意到以下规律,就体会了数学发现的乐趣:

我的姨妈们在我们雅罗斯拉夫尔附近的房子里创建了一所学校,并用当时最先进的教学方法教授十几个不同年龄的孩子。 学校主办了杂志《春燕》(Spring Swallows ),其中发表了我的一些发现和提出的一些数学问题。” (柯尔莫哥洛夫记得有如下的问题:“有一个带有四个孔的纽扣。针线应至少穿过其中的两个以固定扣子。一共有多少种不同穿法?”) 1910年,维拉(Vera Yakovlevna)和她的养子搬到了莫斯科,在那里,安德烈·尼古拉耶维奇加入了私立的Repman预科学校(Rep.E. A. Repman Gymnasium ,在十月革命后更名为第23学校)。

柯尔莫哥洛夫多次提起过这所小学的美好融洽氛围,这是由一群思想民主的知识分子建立的。就学费而言,它也是最便宜的之一。

他回忆说:“学校的房间很小,每间可容纳15至20名学生。老师是科学爱好者,其中一些是大学讲师。我们的地理老师参加过一些有趣的探险。许多学生在学习上暗暗较劲,有时甚至是为了取笑经验不足的老师。

学校尝试了论文答辩的形式(类似于高等教育机构的文凭论文)。

“我在全班同学中数学名列前茅,但当时我的科学兴趣首先是生物学,然后是俄国历史。”谈到这方面,安德烈·尼古拉耶维奇在接受“罗夫斯尼克(Rovesnik)”访谈时表示:“我的主要目标是追求严肃而有益的活动,这要归功于家庭传统,尤其是养育我长大的维拉姨妈。也归功于我学习过的Repman预科学校的卓越氛围。我的科研抱负受启发于良师,得珍视于益友。 (我记得塞列斯托斯托夫兄弟二人:格莱布是数学家,尼古拉是历史学家。)”’

谈起他在预科学校的最后一年,柯尔莫哥洛夫写道({K315]; [K476],第8页): “1918-1920年的莫斯科,生活并不容易。只有最执着的人还坚持认真研究。我和其他高年级学生一起离开莫斯科,参与建设从喀山(Kazan)到叶卡捷琳堡(今斯维尔德洛夫斯克)的铁路。工作之余,我还继续自学,为中学考试做准备,也为了取得中学学位。回到莫斯科后,我感到有些失望:他们直接签发了证书(中学学位),并没有花费精力测试我的知识。”

“我到莫斯科大学时,已经积累了相当不错的数学知识。我从《数学新思想》(New Ideas in Mathematics.)一书中了解了集合论的基础知识,也借助Brokhaus和Efron的百科全书中研究了许多问题,学习时填补上文章中因过于简洁而省去的步骤。”

同时,柯尔莫哥洛夫也进入了门捷列夫化学技术学院冶金系,通过了必修的数学考试,并在那里进行了一段时间的学习。 (“我从未放弃过从事技术职业的想法;不知为何,我当时对冶金感兴趣。那时,技术被视为比纯粹科学更重要、更必需的东西,” 柯尔莫哥洛夫回忆道。)同时,他还继续研究历史,参加了大学历史学院SV Bakhrushin教授关于古代俄罗斯历史的研讨会。会上,他根据对15和16世纪文献的分析,初次发表了关于诺夫格罗德(Novgorod)土地关系的报告,其中他运用了一些数学知识([K315]; [K476],第8页),特别是贝叶斯公式。

很快,安德烈·尼古拉耶维奇对数学的兴趣超过了他对数学相关职业的保守态度。

柯尔莫哥洛夫记述了他的大学时代([K315]; [K476],第9页):

“通过了一年级考试后,我作为二年级学生有资格每月获得16公斤的面包和1公斤的黄油-足以保证身体比较健康,有些衣物并且我自己会做木底鞋。

“但是,在1922-1925年,我需要增加其他收入来贴补我微薄的奖学金,这使我重新回到中学任职。现在想来,我在RSFSR Narcompros(苏联教育部)的Potylikhin实验中学工作的情况,是非常愉快的。我教过数学和物理学(他们当时并不担心将两个科目交托给一名19岁的老师),并非常积极地参与了学校的公共生活(我曾是校务委员会的秘书和班级导师)” 。

大学时,柯尔莫哥洛夫通常只参加专门的课程和研讨会,开始发表论文,走向成熟。


最先以文章形式发表于我的专栏柯尔莫戈洛夫的世界,其中有更多关于柯尔莫哥洛夫的材料。

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