سیری درریاضیات

ریاضیدانها چگونه زبان یکدیگر را میفهمند؟

اگر به سرزمین جدیدی سفر کنید که زبان مردم آنجا را ندانید و نیز ندانید که در آنجا چه می گذرد، سفر برایتان لذتی ندارد. در قلمرو ریاضیات نیز چنین است. کسی که زبان ریاضی را نداند نمی تواند این علم را درک کند. ارتباط و تبادل نظر ریاضی روزگاری در بین ریاضی دانان مشکل بود، اما آنها با اختراع زبان ریاضی که شامل علائم نوشتاری ویژه ای است، این مشکل را از میان برداشتند.

هندسه فضایی چیست؟

هنگامی که یک سطحهندسی دارای ضخامت شود، از قلمرو هندسة مسطح خارج می شود و وارد هندسه فضایی می گردد. در این شاخه از ریاضیات با چهار شکل اصلی روبرو هستیم.: کره، مخروط، استوانه و چندوجهی. چندوجهی ها حجم هایی هستند که طول، عرض وارتفاع دارند که هر وجه(سطح) آنها یک چندضلعی است. فقط پنج نوع چندوجهی منتظم داریم که عبارتند از:

الف ـ هرم یا چهار وجهی منتظم که هر یک از چهار وجه ان یک مثلث متساوی الاضلاع است.

ب ـ مکعب یا شش وجهی منتظم که هر یک از شش وجه ان یک مربع است.

پ ـ هشت وجهی منتظم که هر یک از هشت وجه آن یک مثلث متساوی الاضلاع است.

ت ـ دوازده وجهی منتظم که هر یک از دوازده وجه آن یک پنج ضلعی است.

ث ـ بیست وجهی منتظم که هر یک از بیست وجه ان یک مثلث متساوی الاضلاع است.

پژوهش در عملیات

پژوهش در عملیات

پژوهش روش کاربرد،پژوهش کاربردی یا صرفاOR عبارتند از کاربرد الگوهای ریاضی.آمار و الگوریتم به منظور اتخاذ تصمیم مناسب.پژوهش روش کاربرد اغلب برای بررسی نظام های پیچیده جهان واقعی و باهدف

 ارتقا و بهینه سازی عملکرد صورت  می گیرد.  می توان OR را شکلی ازریاضیات کاربردی به شمار آورد.

فهرست

1 - پژوهش روش کاربرد دربافت

2 - حوزه های کاربرد

3 - جوامع شغلی

4 - منشا و نام

5 - نمونه ها

پژوهش روش کاربرد در بافت

معمولا اصطلاحات پژوهش روش کاربرد و دانش مدیریت به یک معنی به کار            می روند.چنانچه بخواهیم بین این دو اصطلاح تفاوتی قائل شویم می توان گفت که معمولا دانش مدیریت رابطه نزدیکتری با مسائل مدیریت مشاغل دارد.

همچنین پژوهش روش کاربرد با مهندسی صنعتی ارتباط نزدیک دارد.مهندسی صنعتی بیش از یک دیدگاه مهندسی را در بر می گیرد و معمولا مهندسان صنعتی شیوه های OR را به عنوان بخش عمده مجموعه ابزار خود در نظر می گیرند.برخی از ابزارهای ابتدایی که مورد استفاده پژوهشگران روش کاربرد قرارمی گیرد عبارتند ازآمار،بهینه سازی ،نظریه گراف و شبیه سازی.به خاطر ماهیت محاسباتی این رشته ها،OR با دانش کامپیوترنیز در ارتباط است و معمولا پژوهشگران روش کاربرد از نرم افزارهایی استفاده می کنند که توسط ایستگاه پردازشگر نوشته می شود.پژوهش روش کاربرد ازطریق توانایی آن در جهت ارتقاءکل سیستم متمایز می شود نه از طریق تمرکز بر عنصرخاص.وقتی پژوهشگرروش کاربرد با مسئله جدیدی روبرو می شود

انتظار می رود که با درنظرگرفتن ماهیت سیستم،اهدافی که برای بهبود در نظرگرفته شده و محدودیت زمان و قدرت محاسبه مناسبترین شیوه را تعیین کند.به همین دلیل،عنصر انسانیOR بسیارمهم است.مانند سایر ابزارها،شیوه های OR به تنهایی قادر به حل مشکلات نمی باشد.

حوزه های کاربرد

نمونه هایی از کاربرد که درآن پژوهش روش کاربردمورد استفاده قرار می گیردعبارتند از:

    طراحی نقشه اولیه یک کارخانه برای روند مطلوب مواد

    ایجاد شبکه ارتباطات دوربرد با قیمت پایین همزمان با گارانتی کیفیت خدمات درصورتی که اتصالات ویژه خیلی شلوغ یا خراب باشند

    تعیین مسیرهای اتوبوسهای مدرسه به گونه ای که نیاز به کمترین مقدار اتوبوس باشد

    تعیین نقشه اولیه چیپهای کامپیوتری به منظور کاهش زمان تولید(ودرنتیجه کاهش هزینه)

جوامع شغلی

اتحادیه بین المللی جوامع پژوهش روش کاربرد(IFORS) یک سازمان پوششی برای جوامع پژوهش روش کاربرد درسرتاسرجهان محسوب می شود.مهمترین این سازمانها عبارتند از:

موسسه پژوهش روش کاربرد و علوم مدیریت(INFORMS) و جامعه پژوهش کاربردی

(ORS).

EURO عبارتند ازانجمن جوامع اروپایی پژوهش کاربردی.CORS عبارتندازجامعه کانادایی

پژوهش روش کاربرد.ASOR عبارتند ازجامعه استرالیایی پژوهش روش کاربرد.MORS

عبارتند ازجامعه پژوهش روش کاربرد که از سال1966 با هدف ارتقاء کیفیت و سودمندی بررسی های پژوهش نظامی روش کاربرد درحمایت از تصمیمات نظامی درایالات متحده آمریکابه وجود آمد.ORSP عبارتند ازجامعه پژوهش روش کاربرد فیلیپین در سال2004 .

INFORMS به منظور بهبود عرضه  حرفهOR ابتکاراتی را به نمایش گذاشت از جمله وب سایتی تحت عنوان علم برتر که این وب سایت به معرفیOR پرداخته و نمونه هایی از کاربردهای موفقیت آمیز OR را درمسائل صنعتی بیان می کند.

منشا و نام

اگرچه شالوده ها پیش از جنگ جهانی دوم ریخته شد اما رشته پژوهش روش کاربرد به گونه ای که امروز آن را می شناسیم درزمان جنگ جهانی دوم و زمانی به وجود آمد که طراحان نظامی در انگلیس( از جمله فردریک لانچستر،پاتریک بلکت و فرانک یتس) و ایالات متحده به دنبال راههایی برای تصمیم گیری های بهتردر زمینه هایی مثل طرح های آموزشی ولجستیک ( لشکرآمایی) بودند.پس ازجنگ ازآن در مسائل مشابه موجود درصنایع نیزاستفاده گردید.

این رشته در انگلیس به عنوان"پژوهش کاربردی"شناخته می شود( تجزیه و تحلیل کاربردی در وزارت دفاع و ارتش انگلیس که در آنOR برای"ملزومات کاربردی "قرارمی گیرد به کار می رود) و دراکثرکشورهای انگلیسی زبان دیگربه عنوان"پژوهش روش کاربرد"به کار می رود با این وجودOR به عنوان یک علامت اختصاری مشترک درهمه جا مورداستفاده قرار می گیرد.نام این رشته تا حدودی تاسف آوراست چون دیگرOR منحصر به روش کاربرد نبوده و کاربرد آن دیگر به مفهوم قدیمی آن در پژوهش به کار نمی رود( اگرچه درحال حاضرپژوهش OR برای پیدا کردن شیوه های نوین ومطلوب تر هنوز مورد استفاده قرارمی گیرد.)

گروه پاتریک بلکت تجزیه و تحلیل های مهمی به عمل آورند که درجنگ مثمرثمرواقع شد.

بریتانیا برای کاهش خسارات ناشی از حمل و نقل با کشتی سیستم اسکورت(کاروان)را معرفی کرد اما زمانی که اصول استفاده ازکشتی های جنگی برای مشایعت کشتی های تجاری مورد پذیرش واقع شد هنوزبه کارگیری کاروانهای کوچک یا بزرگ و برتری هر یک به دیگری در پرده ای از ابهام قرارداشت.اسکورت ها با سرعت کندترین کشتی حرکت   می کنند.بنابراین کاروانهای کوچک قادرند که سریع تر حرکت نمایند.همچنین این مساله مورد بررسی قرار گرفت که شناسایی کاروانهای کوچک برای زیر دریایی های آلمانی دشوارمی باشد.از طرف دیگر کاروان های بزرگ قادربودند که در برابر مهاجمان،کشتی های جنگی بیشتری را به کار گیرند.همچنین بابه کار گیری کاروان های بزرگ احتمال غرق شدن کشتی های تجاری توسط زیر دریایی ها کاهش پیدا              می کرد.گروه بلکت به خوبی نشان دادندکه:

کاروان های بزرگ کارآمدتر بودند

احتمال شناسای توسط زیردریایی ازنظرآماری هیچ ارتباطی با اندازه کاروان ندارد

کاروان های آهسته درمعرض خطر بیشتری قراردارند(با توجه به مطالب ذکر شده کاروان های بزرگ به کاروان های کوچک ترجیح داده می شد)

در اقدام دیگری که توسط گروه بلکت انجام شد،این گروه به تجزیه وتحلیل گزارش یک نظرسنجی پرداختند که این نظرسنجی ازسوی واحدنظامی هواپیماهای بمب افکنRAF صورت گرفت زیرا بر اساس نظرسنجی واحد نظامی هواپیماهای بمب افکن انتظار می رفت که همه هواپیماهای بمب افکن پس از حملات بمباران در آلمان در طی یک زمان مشخص برگردند.همه خساراتی که از سوی دفاع هوایی آلمان وارد شده بود مورد ملاحظه قرار گرفت و توصیه شد که در بیشتر مناطقی که به شدت صده دیده بودندباید از زره استفاده گردد.در مقابل گروه بلکت توصیه ای شگفت انگیزو دور از عقل ( برخلاف شهود) ارائه دادند و این توصیه عبارت بود از این که باید زره در مناطقی قرار گیردکه کاملا تحت تاثیر خسارت قرارنگرفته اند.استدلال آنها بدین قرار بودکه نظر سنجی به درستی صورت نگرفته زیرا دراین نظرسنجی فقط هواپیماهای  لحاظ شده اند که با موفقیت از آلمان برگشته اند.

 ‏یکشنبه‏، 2005‏/09‏/11

حساب دیفرانسیل و انتگرال چیست ؟

حساب دیفرانسیل

و

انتگرال چیست ؟

( بر گرفته از جلد دوم حساب

دیفرانسیل و انتگرال توماس )

حساب دیفرانسیل وانتگرال ریاضیات مربوط به حرکت و تغییر است .هر جا حرکت یا رشدی هست ، هر جا نیروهای متغیری در کار تولید شتاب اند ، حساب دیفرانسیل و انتگرال درست همان ریاضیاتی است که بکار می آید .

این امر در آغاز پیدایش این مبحث صادق بود ، و امروز نیز چنین است .حساب دیفرانسیل وانتگرال در آغاز برای برآورد ه کردن نیازهای دانشمندان قرن هفتم ابداع شد .حساب دیفرلنسیل با مسآله محاسبه آهنگهای تغییر سرو کارداشت و به دانشمندان امکان می داد شیب خم ها را تعریف کنند ، سرعت و شتاب اجسام متحرک را محاسبه کنند ، زاویه آتش باری توپ را برا ی حصول بیشترین برد بدست آوردند ، و زمانهایی را که سیارات نزدیکترین و دورترین فاصله را ازهم دارند ، پیش بینی کنند .

حساب انتگرال به مسآله تعیین تابع براساس اطلاع از آهنگ تغییرش می پرداخت و این امکان را فراهم می کرد که مکان آتی یک جسم را با توجه به مکان فعلی اش و نیروهای موثر برآن محاسبه کنند ، مسحت نواحی نامنظم واقع در صفحه را بیابند ، طول خمها را اندازه بگیرند و محل مرکز جرم هر جسم دلخواه را بدست آورند .

پیش از پیشرفتهای ریاضی که به کشف بزرگ ایزک نیوتن (1642- 1727) و بارون گوتفرید ویلیهم لایب نیتس (1646-1716) انجامید ، یوهانس کپلر منجم (1571-1630) با 20سال تفکر ، ثبت اطلاعات ، و انجام محاسبات ، سه قانون حرکت سیارات را که اکنون به نام او معرفند ، کشف کرد : هر سیاره در مداری بیضی شکل حرکت می کنند که یک کانونش در خورشید قراردارد .

بردار شعاعی ( یعنی خط واصل بین خورشید و سیاره ) درمدت های مساوی مساحات  مساوی را می روبد .مربع مدت گردش هر سیاره به دور خورشید متناسب است با مکعب فاصله نتوسط آن سیاره از خورشید (اگر T    مدت گردش سیاره به دور خورشید  و D   فاصله متوسط باشد ، نسبت D3 / T2   برای تمام سیاره های منظومه شمسی ثابت است .)

استنتاج قوانین کپلر از قوانین حرکت نیوتن با استفاده از حساب دیفرانسیل و انتگرال کار ساده ای است .

امروز حساب دیفرانسیل و انتگرال و تعمیمهای آن در آنالیز ریاضی قلمرو واقعاً گسترده ای دارند و فیزیکدانان ، ریاضیدانان ، و منجمانی که اول با این موضوع را ابداع کردند مسلماً شگفت زده و شادمان می شوند اگر می دیدند که این موضوع چه انبوهی از مسائل را حل می کند و چه رشته های متنو عی آن را برای مدلسازی ریاضی بکار می بردند و به فهم عالم و دنیای پیرامون ما کمک  می کنند.

امیدواریم شماهم دراین شگفت زدگی و لذت سهیم باشید .اقتصاددانان از حساب دیفرانسیل و انتگرال برای پیش بینی گرایش های کلی اقتصادی استفاده می کنند .اقیانوس شناسان از این حساب برای فرمول بندی نظریه هایی در باره جریانهای دریایی بهره می گیرنذ و هواشناسان آن را برای توصیف جریان هوای جو بکار می گیرند .زیست شناسان به کمک حساب دیفرانسیل و انتگرال میزان جمعیت را پیش بینی می کنند و تاثیر جانوران شکار گر مانند روباه با بر جمعیت جانوران شکار شونده تشریح می کنند .

پژوهشگران برای بازبینی اندامهای داخلی بدن طراحی میکنند و دانشمندان علوم فضائی آن را برای طراحی موشکها و کشف سیاره های دور دست بکار می گیرند . روانشناسان از حسا ب دیفرانسیل و انتگرال برای درک توهمات بصری استفاده می کنند و فیزیکدانان آن را برای طراحی سیستمهای ناو بری لخت و مطالعه ماهیت زمان و عالم بکار می برند .مهندسان هیدرولیک به کمک حساب دیفرانسیل و انتگرال الگوهای مطمئنی برای آب بندی شیرها در خطوط لوله می یابند ومهندسان برق با بکارگیری آن تجهیزات  استروبوسکوپی را طراحی و معادلات دیفرانسیلی را که توصیف کننده جریان الکتریکی در کامپیوترها هستند ، حل می کنند .

تولید کنندگان وسایل ورزشی برای طراحی راکتهای تنیس وبیس بال و تحلیل گران بازار سهام برای پیش بینی قیمتها و ارزیابی مخاطره نرخ بهره این حساب را بکار می گیرند و فیزیو لوژیست ها با استفاده از آن تکانه ها ( ایمپا لسها ) ی الکتریکی را در نورنهای دستگاه عصبی انسان توصیف می کنند .

شرکتهای دارویی برای تعیین میزان مناسب موجود ی دارو ، وتولید کنندگان الوار برای تعیین مناسب ترین زمان قطع درختان ، به کمک این حساب نیازمندند .این فهرست عملاً بی پایان است زیرا امروز حساب دیفرانسیل و انتگرال تقریباً درهر زمینه و حرفه ای به طریقی بکار می رود .

حساب دیفرانسیل و انتگرالی که امروز بکار می بریم از نظر تاریخی حاصل تلاسهای افراد بسیاری است .

ریشه های این حساب را تا هندسه کلاسیک یونانی می توان ارزیابی کرد ولی ابداع آن عمدتاً کار دانشمندان قرن هفتم است از میان این دانشمندان می توان رنه دکارت ( 1596-1650 ) بوناونتورا کاوالیری ( 1589-1647 ) پیر دو فرما ( 1601- 1665 ) جان والیس ( 1616- 1703 ) وجیمز گرگوری ( 1638- 1675) را نام برد .

این کار با ابداعات بزرگ نیوتن ولایب نیتس به اوج خود رسید ، آنان پیشگام بودند. پیشرفت حساب دیفرانسیل و انتگرال در طی قرن بعد با سرعت زیادی ادامه یافت و هرروز کاربردهای جدیدی برای آن در هندسه ، مکانیک ، مهندسی و نجوم پیدا        می شد .

در زمره مهمترین افرادی که در این زمینه سهم داشتند چندین نسل از برنولیها مخصوصاً یا کوب برنولی ( 1654- 1705) و برادرش یوهان برنولی ( 1677- 1748 ) بودند ( خانواده برنولی همان نقشی را در ریاضیات داشتند که خانواده باخ در موسیقی ) همچنین باید از لئونهارد اولیر (1707-1783 ) که با قدرت ابداع خارق العاده اش چهره اصلی ریاضیات در قرن هیجده ام بود ، یاد کرد و نیز از ژرف لوئی لا گرانژ ( 1736- 1813 ) و آدری ماری لژاندر ( 1752 –1833 ) و بسیاری دیگر .

تکمیل ساختار منطقی روشهای حساب دیفرانسیل و انتگرال را ریاضیدانان قرن نوزدهم از جمله برن هارد بو لتسانو ( 1781- 1848 ) ، آگوستین لوئی کوشی ( 1789- 1857 ) و کارل وایر شتراس ( 1815-1897 ) بر عهده گرفتند .

همچنین قرن نوزدهم شاهد دور شدیدی از تعمیم های جالب حساب دیفرانسیل و انتگرال و پیشرفتهای بزرگ ریاضیات در باره این حساب بود .جان فون نویمان (1903- 1957) یکی از ریا ضیدا نان بزرگ قرن بیستم نوشت :

« حساب دیفرانسیل و انتگرال نخستین دستاورد ریاضیات نوین است ودرک اهمیت آن کار آسانی نیست .به عقیده من این حساب روشن ترا ز هر مبحث دیگری مرحله آغازی ریاضیات نوین را توصیف می کند ، ونظام آنالیز ریاضی ، که توسیع منطقی آن است ، هنوز بزرگترین پیشرفت فنی در تفکر دقیق به شمار می آید .»

فصل دوم : یافتن معادله ای ریاضی که بر جهان حکمفرما است !

آیا ریاضیدانان خواهند توانست جهان را با حداقل جزئیاتش توصیف کنند ؟ این کار درزمان کپلر و گالیله ساده به نظر می رسید . ولی ببینیم  معادله نهایی حاکم بر طبیعت به چه شبیه است ؟

در ماه اوت سال 1609 میلادی در پراگ ، اختر فیزیک دان آلمانی  (( یوهانس کپلر))  دو معادله جهانی ارائه داد .او شکلهای هندسی که سیارات در آسمان طی می کنند را تشخیص داد .

این شکلها بصورت بیضی هایی بودند که مسیر های ستارگان را بصورت ریاضی توسط تنها یک به دست می داد. در اوت 1609، در پادو ( Padoue) جمهوری ونیز گالیله ساخت دوربین نجومی اش را تمام کرد ، حرکت ستارگان را بهتر از هرکسی در جهان مشاهده نمود .

او پس از سالها مطالعه بیان داشت که :

(( ویژگیهای کتاب طبیعت ، همان مثلثها ، مربعها ، دوایر ، کرات ، مخروطها واشکال هندسی دیگر می باشند )).

وبه این طریق لزوم یک توصیف ریاضی یگانه کننده از این شکلها ارائه شد .در 1686 نیوتن توانست معادله ای  من  ارائه دهند که بتوانند.که بتواند ارائه دهد که بتواند حرکت یک سیاره در آسمان و سقوط یک سیب از درخت را در یک فرمول بیان کند .

در 1915آلبرت انشتین نظریه نسبیت عام خود را ارائه داد وسپس معادلات مکانیک کوانتومی ارائه شدند .در واقع  وقتی  جهان را بتوان   فقط  با یک فرمول توصیف کرد که قادر باشد مشاهدات ممکن را توضیح دهد ، آن وقت به انتهای ریاضی و فیزیک خواهیم رسید (( استقلال هاوکینگ )) جانشین کنونی نیوتن بر کرسی ریاضیات دانشگاه کمبریج ، در 1980 معتقد بود که این ((تئوری همه چیز )) قبل از پایان قرن اخیر نوشته خواهد شد .اما  او اشتباه می کرد ، هنوز این  تئوری به ثمر نرسیده است  . بعداز بیش از بیست سال کاندیدای منتخب به صورت  (( تئوری ریسمانها یا ابر ریسمانها )) باقی می ماند که فرض می کرد اجسام بنیادی  بصورت ذره نباشند بلکه بصورت  ریسمانهای کوچکی باشند که نوسانی دائمی دارند .اما اختراع  ابزار ریاضی که بتواند این تکه ریسمانها را مرسوم کند باقی ماند.

اکنون استفان هاوکینگ معتقد است که این معادله ریاضی جهان در کمتر از ده سال آینده  نوشته خواهد شد .

آیا می توان امیدوار بود که کتاب بزرگ طبیعت فقط به یک سطر تقلیل یابد ؟

به طور نظری جواب مثبت است :

حل این معادله برای هر ریسمانی می تواند رفتار کل هر جسم را توضیع دهد اما در عمل این کتب قابل استفاده نیست .برای مطالعه بدن انسان که متشکل از 10 به توان 100 ریسمان است در واقع باید این معادله را حل کرد که غیر ممکن است .

از این پیچیدگی یک یک تشکیل اولیه مشتق می شود که این کتاب بزرگ باید توصیف آن را شامل شود .جهانی که به یک سطر متکی باشد فقط می تواند آشی از ریسمانهای غیر منظم یکنواخت باشد .

این آش بی نهایت محتوی دارد ولذا کتاب طبیعت را غول پیکر خواهد کرد تا بتواند تمام اشکال و پدیده ها را   از نظر ژنتیک گرفته تا اقتصاد در بر داشته باشد .پس در حالی که به یافتن یک معادله نهایی در آینده چنین  نزدیکی نوید داده می شود .آیا بطور ناگهانی در خارج از محدوده کوششهای ما در رسمی کردن آن نمی انجامد .؟

متذکر می شویم که علی رغم تنوع مختلف در دانه های برف ، کلم ، سیب ، رعد وبرق و غیره  هر یک وجه مشترک و ناوردایی دارند ، یعنی همگی ساختاری مثل یک درخت دارند ، با یک تنه مرکزی که به شاخه ها وسپس به برگها ختم می شوند .

ریاضی دان فرانسوی (( Benoit  Mandeibort  )) توانسته است  یک ناوردای پنهان را از این تنوع مختلف استخراج کند :

(( هر کدام از اجسام صرفه نظر که به آن نگاه می کنیم شکل یکسانی را حفظ       می کنند ))

در واقع می توان شاخه رابعنوان شاخه را به عنوان یک درخت مینیا توری  مجسم کرد . معادله ((مندلبروت )) تعبیر  ریاضی این پدیده  است .(( فراکتالهای )) آن می توانند گل کلم و دانه های برق را یگانه کرده  ویک ابزار قدرتمند برای آنالیز آن بسازند .

روبرت هوکفلد و ناتان  کوهن (Rober  Hokfeld  . Natan  cohen)  دو ریاضیدان آمریکایی نشان  داده اند که آنتنهای رادیو یا رادیو های قابل حمل دارای یک شکل فذاکتالی می باشند .

نیمه کمتر بزرگتر آن ، نوار فرکانس بزرگتر را با دقت بیشتر دریافت می کند . جهان ما نیز            می تواند  این شکل شاخه شاخه شدنی (انشعابی ) را تا بی نهایت داشته باشد . بنایراین  فراکتالها به مثلثها ، مربعها ، دوایر ، کرات ، مخروطی و شکلهای هندسی  دیگری  اضافه می شوند تا بیان گالیله ای از طبیعت راکامل  کنند و پدیده های انشعاب یافته را به حساب آورند .

توجه کنید :

ساختار یک دانه  برف یک فراکتال است و این شکل محض مملو از اسرار طبیعت  است که شکلهای هندسی مختلف را تشکیل  می دهد .فراکتالها فقط با یک معادله می توانند دانه برف ، گل کلم ، رعد وبرق و ساحل دریا را وحدت بخشند

ریاضی چیست

ریاضیات

همواره یکی از علوم فعال و زنده بوده است که براساس منطق استوار می باشد .پایگاه معرفت ریاضی خرد محض است و بر محور احساسات و خواسته ها نمی گردد .میزانی که با آن اندیشه های ریاضی را می سنجیم مستقل از آن اندیشه هاست .

نتایج همگی بر مبنای قوانین و اندیشه های که بر حسب معیارهای قانونی ریاضیات ثابت شده است .ریاضیات همچنین نمادی از تلاش بی پایان انسانها برای کسب دانش و آگاهی است .

دانش ریاضی محصول کوشش انسانها و ملل گوناگون در زمانهای مختلف است که فراتر از زمان و قالبهای فرهنگی و اقلیمی به منصه بروز و ظهور رسیده است .هدف این تلاش ، فعلیت یافتن گوهر وجودی انسان و پیشبرد معرفت و کمال بشری و گشوده شدن دروازه هایی از ارتباط میان اندیشه ها ، فرهنگها و تمدن هابوده است .

اکنون به جواب سؤال مطرح شده از زبان دکتر مصاحب می پردازیم :

جواب این سؤال در زمانهای مختلف و بر حسب بسط ریاضیات و بسط فکر ریاضی متفاوت بوده است .زمانی ریاضیات را علم اعداد  ،زمانی علم فضا و زمانی علم کمیات متصل و منفصل تعریف می کردند .این تعریف اخیر که شاید بیش از یک قرن تا حدی قابل قبول بود و هنوز در بعضی اذهان باقی است .

اما طرز فکر کنونی را می توان از این گفته یکی از محققین معاصر دریافت :

((در بابی علم فیزیک ، آشکار شده که ضرورت ندارد که ما ماهیت موجودات مورد بحث را بشناسیم بلکه آنچه ضروری است شناخت ساختمان ریاضی آنهاست .در حقیقت تنها چیزی که می شناسیم همین است ))

نفس ریاضیات در هر مبحث علمی ، خواه در علم اقتصاد یا در علم نجوم ، همین شناسانیدن  ساختمان ریاضی است .اینک بد نیست به گفتاری از پرفسور فضل الله رضا در باب ریاضی نو بپردازیم :

در علوم ریاضی نو هم بخلاف ریاضیات قرون پیش ، زیبایی ها کم یا بیش با معیار فربهی خیال و گسترش پرواز سنجیده می شود .وقتی به یکی از امرای علم دوست اسلامی قضیه فیثاغورث را عرضه کردند که مجذور طول وتر مثلث قائم الزاویه برابر مجموع مجذورات طول دو ضلع دیگر است .

 معروف است که وی چنان از زیبایی  این حقیقت جهانی سرمست شده که دستور داد شکل مثلث را بر روی آستین وی نقش کنند .

A2+b2=c2

این قضیه در قرن بیستم مانند شعرهای نابی که گویندگان بزرگ ایران قرنها پیش آفریده اند از زوایای تنگ مثلث بیرون آمده و به فضاهای بسیار گسترده که در علم و صنعت عمومیت دارند تعمیم داده شد.تعمیم این قضیه در فضاهای هیلبرت که به نام ریاضیدان بزرگ آلمانی قرن نوزدهم معرفی شده است  چنان است که برای هر X  از فضای هیلبرت و تصاویر بر محورهای پایه مختصات چنین می توان نوشت :  

X=x k  e k =(  x,e)e k   

=

هرچند تشخیص معیار از پی زیبا شناسی کار دشواری است با از نظر بحث درمجردات می توان گفت که زیبایی این قضیه پهناور بیش از زیبایی قضیه محدود فیثاغورث است .در اینجا همای  خیال بالاتر پرواز کرده مثلث قائم الزاویه  معمولی فضای دوبعدی اقلیدسی ، جای خود را در فضایی به ابعاد بی شمار به شکلی داده است که دیگر تصویر ساده در ذهن ما ندارد ، و بر آستین کسی نقش پذیر نیست .

اینجاست  که دیگر هر که خیالش فربه تر  است آن نقش را بهتر درمی یابد .بیش از دو هزار سال طول کشید تا قضیه  فیثاغورث در آغاز قرن بیستم به اوج زیبایی  خود رسید و قضیه هیلبرت بدست آمد .

بنیان معرفت حقیقی و هنر محض هر دو در عالم مجردات نقش می بندد  .تماس و برخورد با محسوسات گاهی ممکن  و مقدور است اما همه گاه ضرورت ندارد . چنانکه مساحان برای تحدید باغ و خانه ، مثلثهارا با رسن  و دوربین  مشخص می کنند  ولی  در فضاهای هزار بعدی این رسن ها و دوربین ها دیگر بکار نمی آیند .

آنجا کار محسوس وملموس پیچیده تر و خیال آلوده تر است . به هر تقدیر در دفتر زیبا شناسی پرواز مرغ فکر را نادیده نباید گرفت  .

امروز برداشت اهل فن از ریاضیات ،با برداشت عام تفاوت دارد .کار ضرب و تقسیم و عملیلت جبری را ماشینهای حساب به خوبی انجام می دهند .ریاضیدان بیشتر با مجردات سروکار دارد، عالمی خیال انگیز می آفریند و درآن عالم موجودات را به جان  هم می اندازد ترکیبات نو خلق     می کند واز دیدگاههای مختلف به مسائل می نگرد.