数学大爆炸

你可能看过了几百集《辛普森一家》及其姐妹篇《飞出个未来》，但你可能并没有意识到，它们所包含的数学内容足以支撑起一门完整的大学课程。在《数学大爆炸》中，西蒙？辛格解释了一个接受过优选水平数学教育的编剧团队（拥有电视剧历史记录多数量的数学博士）是如何将与数学有关的趣味知识不着痕迹地塞进几十集动画片中的。他们探索的内容五花八门，包括圆周率、梅森素数、欧拉方程、P与NP的未解之谜、接近数、水仙花数等。
凭借智慧、清晰的思路以及忠实粉丝的热情，辛格分析了“天才巴特”和“荷马’等令人难忘的剧集，以全新的视角考察了这部几乎是电视历史记录成功的节目。

西蒙？辛格，牛津大学分子物理博士，著有《码书》《费马大定理》等靠前书，已译成31国语言出版。曾任BBC制作人，《码书》曾作为BBC知名《保密的科学》蓝本，其推广大众科学认知的努力获得英国政府奖励肯定。自从第一个孩子出世后，辛格便萌生不只为成人写书的念头，再结合数年分析《辛普森一家》编剧团队的思路心得写就本书，希冀引发一般大众对数学的热情。

第0章 关于《辛普森一家》的事实
第1章 天才巴特（Bart）
第2章 你对圆周率好奇吗？
第3章 荷马大定理
第4章 涉及数学幽默的谜题
测试一
第5章 六度分隔
第6章 统计和棒球女王丽莎？辛普森
第7章 女性代数和女性几何川
测试二
第8章 黄金时段节目
第9章 超越无穷
第10章 稻草人定理，
测试三
第11章 定格数学
第12章 再谈圆周率
第13章 荷马
测试四
第14章 《飞出个未来》的诞生
第15章 1，729和一次浪漫事件
第16章 一面之词
第17章 富图拉马定理
测试五
后记
附录l 足球领域的赛伯统计方法
附录2 理解欧拉方程
附录3 费马大定理程序
附录4 基勒博士的平方和公式
附录5 分形和分数维度
附录6 基勒定理
致谢
在线资源

    荷马？辛普森乐于发掘他的发明才能。例如，在“波基母亲”（2001）中，他创造出了“荷马博士的神奇脊柱圆桶”，也就是一个破旧的垃圾桶，上面的随机凹痕“可以完美地匹配人类脊柱的轮廓”。他声称，他的发明可以治疗背痛，尽管没有任何证据支持他的说法。春田的脊椎按摩师担心荷马抢走他们的病人，因此威胁说要毁掉荷马的发明。这样一来，他们就可以再次垄断背部疾病市场，快乐地宣传他们的错误治疗方法。
     在“常青平台的巫师”（1998）中，荷马对发明的探索达到了高峰。这一集的标题效仿了一位新闻记者为托马斯？爱迪生（Thomas Edison）起的绰号“门罗公园的巫师”，因为爱迪生的实验室坐落于门罗公园。爱迪生在1931年去世时，他已经成了一个发明传奇，拥有1，093项美国专利。
     在这一集里，荷马下决心追随爱迪生的脚步。他制造了各种物件，从每三秒响一次、以便告诉你一切正常的闹钟，到将化妆品直接喷射到脸上的霰弹枪。在他创造欲高涨的研究和开发阶段，我们看到了这样一幕：荷马站在黑板前，迅速写下了一些数学公式。这应该不是一件令人吃惊的事情，因为许多业余发明家也是优秀的数学家，许多数学家也从事过发明。
     以《辛普森一家》的“荷马最后的尝试”（1993）一集中偶然提到的艾萨克？牛顿爵士（Sir Isaac Newton）为例。牛顿不仅是现代数学的先驱之一，也是一位业余发明家。一些人认为，是他设计了第一个简单的无板猫洞――也就是门板底部的一个洞，供他的猫随意进出。奇怪的是，他还为幼猫量身定做了一个小洞！牛顿真的有可能这样古怪而心不在焉吗？这个故事的真实性存在争议。不过，J.M.F.赖特（J.M.F.Wright）在1827年说过：“不管这种说法是否正确，一个无可争辩的事实是，那扇门上目前的确有两个被堵住的洞，它们的大小分别适合猫和幼猫进出。”
     在“常青平台的巫师”中，荷马在黑板上写下的数学内容是由戴维？S.科恩添加到脚本中的。科恩是20世纪90年代中期加入《辛普森一家》，新一代具有数学头脑的编剧之一。同阿尔？让和迈克？瑞斯一样，科恩也在小时候表现出了真正的数学天赋。在家里，他经常阅读父亲的《科学美国人》，研究马丁？加德纳每月专栏中的数学谜题。此外，当他在新泽西州恩格尔伍德市德怀特莫罗高中读书时，他还是数学小组的队长之一，这个小组在1984年赢得了州冠军。
     他与高中的朋友戴维？希米诺维奇（David Schiminovich）和戴维？鲍敦（David Borden）组成了一个名为“故障大师”的青少年计算机程序员团队，共同创造出了他们自己的计算机语言FLEET，用于在Apple II Plus上开发高速的图形和游戏应用。与此同时，科恩保持了对喜剧写作和漫画书的兴趣。他准确地指出，他的职业生涯始于他在高中时画的连环画，他把这些画以一便士的价格卖给了姐姐。
     在哈佛大学学习物理时，他仍然保持着对于写作的兴趣，并且加入了《哈佛妙文》。最终，他成了该杂志社的社长。和阿尔？让一样，随着时间的推移，科恩对喜剧和写作的喜爱胜过了他对数学和物理的喜爱。他放弃了学术生涯，成为《辛普森一家》的编剧。不过，科恩并没有忘记他的出身，他常常在动画片中夹带数学内容。荷马在黑板上写下的符号和图示就是一个很好的例子。
     在这个例子中，除了数学，科恩还想加入一些科学公式，因此他联系了高中时的朋友戴维？希米诺维奇。希米诺维奇没有离开学术道路，成了哥伦比亚大学的天文学家。
     黑板上的第一个等式主要是希米诺维奇的成果，它预测了希格斯玻色子的质量M（H0）。希格斯玻色子是人类1964年首次提出的一个基本粒子。这个等式幽默地将各种基本参数结合在了一起，包括普朗克常数、重力常数和光速。如果你查找这些数值，将其代入等式中，你就可以得到775GeV（千兆电子伏）的预测值，它比人类2012年发现希格斯玻色子时得到的125GeV的估计值大得多。不过，775GeV并不是一个糟糕的预测。不要忘了，荷马只是一个业余发明家；而且，在他进行这项计算的14年以后，欧洲核子研究组织的物理学家才发现了这个神出鬼没的粒子。
     第二个等式……让我们暂时将其放到一边。它是黑板上最有趣的数学内容，因此暂时的等待是值得的。
     第三个式子涉及宇宙的密度，它对宇宙的命运具有重大影响。如果Q（t0）大于l，就像荷马一开始在黑板上写的那样，这意味着宇宙最终将会在自身重量的压力下内爆。为了在本地层面反映这个宇宙结果，在观众看到这个式子后不久，荷马的地下室里似乎发生了一次小型内爆。
     接着，荷马改变了不等号，将Q（t0）>1改成了Q（t0）<1。从宏观上说，新的式子表示一个永远膨胀下去的宇宙，会导致与永恒的宇宙爆炸类似的现象。故事情节对这个新的式子做出了反应，因为当荷马将不等号颠倒过来的时候，地下室里立即发生了一次大型爆炸。
     P41-45