本文摘要：​导语一种看法可以是美吗？数学家和科学家们似乎总爱赋予一些观点美的内在：一段数学证明要么是“漂亮”或者“优雅”的，要么就是“琐碎”或“无聊”的。甚至有一些著名的科学家断言数学之美可以引导我们通向真理。 如果是这样，那么一般人能感受到数学之美吗？

​导语一种看法可以是美吗？数学家和科学家们似乎总爱赋予一些观点美的内在：一段数学证明要么是“漂亮”或者“优雅”的，要么就是“琐碎”或“无聊”的。甚至有一些著名的科学家断言数学之美可以引导我们通向真理。

如果是这样，那么一般人能感受到数学之美吗？今年在2019 年4月《Cognition》杂志上揭晓的一篇名为《Intuitions about mathematical beauty: A case study in the aesthetic experience of ideas》论文中，研究者们接纳了相似性判断的方法，让到场受试者划分就风物绘画和古典音乐作品，与一组经典数学证明之间的相似性举行了打分，证明晰差别人群在数学和艺术审美中存在相一致的共识，并给出了数学和艺术中配合的审美维度：优雅、深刻和清晰。证明与风物音乐能引发或宽慰情怀，绘画使人赏心悦目，诗歌能感人心弦，哲学使人获得智慧，科学可改善物质生活，但数学能给予以上的一切 —— 克莱因（F. Klein）在数学被称为自然科学的皇后，被科学家们冠以严格、准确的之名，成为探索世界必不行少工具的同时，另有一种声音一直在述说着数学的简练与优美。

在数学与艺术的关系中，我们可以想到毕达哥拉斯与音乐、想到达芬奇与绘画。另有美国著名学者、认知科学家侯世达（Douglas R. Hofstadter）在《哥德尔、艾舍尔、巴赫：集异璧之大成》中为我们形貌的一条贯串科学与艺术的永恒金带：从芝诺悖论到莫比乌斯带，从环食蛇到DNA的双螺旋，从螃蟹卡农到六祖慧能，从埃舍尔的版画到哥德尔不完备定理，所有一切都通过自指与递归结构这同一个母题巧夺天工般地串联起来了。读过《GEB》这本书的人，都丝绝不会怀疑，埃舍尔版画中带来的扑面而来的奇异与震撼，与巴赫在哥德堡变奏曲中展现赋格音乐的精巧与奇妙，都来自这一自指递归结构。

人们不禁要问，数学和美究竟是一种什么样的关系？一个数学定理所展现的美，和一幅风物画的美，和一段古典音乐的旋律之美，究竟有什么异同？顺着这样的思路，两位划分来自英国巴斯大学和美国耶鲁大学数学家研究了这个问题，找到了审美直觉的共通维度，论证了数学美和艺术美在差别人群之间存在共识，且随着数学水平提高，审美判断也会提高并与专业数学家趋于一致。论文题目：Intuitions about mathematical beauty: A case study in the aesthetic experience of ideas论文地址：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010027719300927测试你的数学审美在详细先容之前，对应研究，我们可以对自己的数学-审美水平做一个小测试。下面是无穷等比数列求和公式，阅读并明白它：图1：无穷等比数列求和公式问下自己，在下面两幅风物画中，对于这个公式，你以为最像下面哪一幅？第一幅画是“ Looking Down Yosemite Valley”，由德裔美国风物画家 Albert Bierstadt 所画地处美国加州优胜美地国家公园的峡谷。Yosemite 曾作为 MAC OS 的一个版本，右边是著名的酋长岩。

图2：Looking Down Yosemite Valley第二幅画是“The Heart of the Andes”，是美国风物画家 Frederic Edwin Church 在南美旅行后所画 的安第斯山脉要地，他受到德国著名博物学家亚历山大·冯·洪堡的影响，以艺术体现自然之爱。图3：The Heart of the Andes在选择后，你的审美判断更靠近一般水平还是专业数学家水平，谜底会在文中揭晓。

数学与艺术之美研究者们在2019 年4月《Cognition》杂志上公布的这篇名为《Intuitions about mathematical beauty: A case study in the aesthetic experience of ideas》的论文，对于“一个看法可以是美的吗？”这个问题给出了肯定的谜底：数学证明是美的，纵然是非专业群体也会在绘画和音乐中体验到相似的数学之美，有着相互一致的审美直觉。研究者通过接纳了相似性判断[1]的方法举行研究。要求到场受试者对差别艺术作品与一组经典数学证明的相似性举行打分。

在前两项研究中，划分考察了与风物画和古典音乐作品相似性的对比情况。与风物绘画的相似性对比在与风物画的对比研究中，研究者招募了300名到场者，称之为MT样本[2]，其中有99名具备大学数学水平，称为履历富厚样本。

所有到场者都需要阅读并明白以下四个数学证明历程：无穷等比求和（Geometric）、高斯求和（Gauss）、鸽笼原理（Pigeonhole）、平方求和（Faulhaber），然后将证明历程与四幅差别山水风物画相似度举行打分（0-10），并举行排列。对 MT样本，表1基于以下四个指标，给出了证明与绘画的相似性评分的效果：图4：数学论证与绘画的相似性比力评分对于以上效果，为了搞清到场者之间的判断是否随机，研究者使用尺度分数(z-scores)盘算了最高和最低配对排名的差异，约莫为0.85 尺度差，这属于尺度中较大的效应；并盘算了评分者之间的 alpha 信度：α= 0.93，讲明这些到场者之间的审美判断一致性很高。随后，研究者通过将 MT 样本、履历样本、专业样本举行横向对比，考察是否。

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