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2026年9月12日 星期六

數學,不只是求答案

 數學,不只是求答案

 
兩枚獎牌,兩個「為甚麼」


假如有人告訴你:有兩位華人數學家剛剛獲得被稱為「數學界諾貝爾獎」的菲爾茲獎,你可能會想:

    「很厲害,但和我做數學功課有甚麼關係?」

答案是:關係很大。

2026 年,數學家王虹和鄧煜在國際數學家大會獲頒菲爾茲獎。這是中國籍數學家首次獲得這項榮譽,亦是首次有兩位中國籍數學家在同一屆獲獎。王虹的研究涉及調和分析、幾何測度論和「掛谷猜想」;鄧煜則在偏微分方程,以及由微觀粒子運動推導氣體與流體規律等問題上作出重要貢獻。

這些名稱聽起來像密碼,甚至比考試卷最後一題更陌生。不過,數學研究最迷人的地方,往往不在於那些艱深名詞,而在於它們都由一個非常簡單的習慣開始:

    看見一個現象,然後忍不住問:「為甚麼?」

一支針,為何能指向每個方向?

王虹參與解決的「三維掛谷猜想」,可以從一條很直觀的問題想像。



假設你有一根很幼很幼的針,想把它轉向所有可能的方向。你需要多大的空間,才放得下這根針在所有方向的擺動?

在平面上,這像是把一枝筆不停旋轉;在三維空間中,則像讓一根針朝向天空中每一個可能的方向。直覺告訴我們:既然方向那麼多,所需空間應該很大吧?

但數學家發現,事情遠比直覺複雜。這類問題牽涉幾何圖形、方向、長度、面積、體積和無限多種可能性。它不只是「一根針放在哪裏」的遊戲,更與波動、影像處理、訊號分析和高維空間的理解有深刻關係。

所以,當你在中學學習:

  •     點、線、面與立體幾何;
  •     向量和方向;
  •     面積、體積與比例;
  •     函數圖像和變化率;


你其實正在學習一種日後可以用來探索未知問題的語言。

你現在未必需要解決「掛谷猜想」,正如剛學跑步的人不需要立刻跑馬拉松;但每次你認真想清楚「這條線為何平行」、「這個角為何相等」、「這個結論可否反過來」,就是在訓練同一種數學肌肉。


從一粒粒氣體,到天氣和海浪

另一位得獎者鄧煜研究的問題,也可以用日常生活來理解。

想像你在一個密封盒子裏放進大量空氣。空氣看似平靜,但其實內裏有數不清的微小粒子高速飛行、碰撞、改變方向。若要逐粒粒子追蹤,它們的位置、速度和碰撞次序,幾乎是不可能完成的任務。

可是,我們又確實能夠描述空氣的溫度、壓力、流動速度,甚至預測風向、氣流和流體運動。問題來了:

    這些「大量粒子的混亂運動」,怎樣變成我們熟悉的整體規律?

這正是數學厲害之處:它能從看似雜亂的細節中,找出有用的模式。

中學階段學習統計時,你會由一大堆數據找平均數、中位數、眾數和分布;學習概率時,你會思考一件事情「未必每次發生,但長遠有規律」;學習函數時,你會用一條關係式描述變量如何一起改變。

這些都是同一種思想:

    不必知道每一個細節,仍可以理解整體的規律。

這種能力不只用於數學。看股票走勢、分析運動成績、理解傳染病擴散、設計人工智能模型,甚至判斷網絡資訊是否可靠,都需要從雜亂資料中辨認模式。
真正的數學家不怕「未識做」

很多人以為數學家最厲害的地方,是「永遠不用計算機」、「一眼就看到答案」或「從不做錯」。

其實未必。

真正的數學研究,常常是一條很長的路:嘗試一種方法,發現不行;修改假設,又遇上新的障礙;和其他人討論;再由失敗中看出一點方向。王虹和鄧煜的成果背後,並非一次靈光一閃,而是長時間的閱讀、思考、驗證、合作和堅持。新聞報道也指出,兩人的突破反映基礎研究需要長期投入、包容試錯,以及重視原創探索的環境。

這對正在讀中學的你,是一個很重要的提醒:

  •     做不出題目,不代表你沒有數學能力。
  •     算錯一步,不代表你「不適合數學」。
  •     問「為甚麼」,不代表你拖慢進度;很多時正是深度學習的開始。
  •     一題有不同解法,不代表其中只有一個有價值;比較方法的效率和美感,正是數學的樂趣。


有時候,你卡在一道幾何題,不妨暫時不要急著看答案。試試畫圖、標示已知條件、猜想結果、用特例測試,或者問自己:「若把這個三角形放大一倍,結論還成立嗎?」這些看似慢的步驟,其實是在培養研究者的思維。
把數學當成偵探遊戲

數學未必永遠像遊戲般輕鬆,但可以像偵探破案般有趣。

每一道題目都有「線索」:

  •     已知條件是線索;
  •     圖形上的平行線、相似三角形是線索;
  •     代數式中的公因式是線索;
  •     數據表內的趨勢是線索;
  •     題目沒有明說、但可以推論出來的關係,更是線索。


例如,若某商品原價 $200,先減價 20%,再加價 20%,最後是否回到 $200?

不少人會直覺回答「會」,因為減了 20% 又加回 20%。但數學偵探會逐步查證:
200×0.8=160
200×0.8=160
160×1.2=192
160×1.2=192

最後是 $192,不是 $200。

關鍵不在「記住答案」,而在於看清楚:兩次的 20% 並不是基於同一個數。第一次以 $200 為基準,第二次卻以 $160 為基準。

這就是數學帶來的力量:它幫助我們不被直覺牽著走,而是用證據、邏輯和計算作判斷。


給未來的你

菲爾茲獎距離中學課室很遠,但「數學精神」其實可以每天出現:

  •     遇到難題時,不急於說「我不懂」,先問「我已懂甚麼」。
  •     看到答案時,不只問「對不對」,也問「為甚麼這樣做」。
  •     學到公式時,不只背誦,也嘗試找出它從何而來。
  •     發現不同方法時,想一想哪一種更快、更清楚、更有啟發。
  •     即使暫時沒有答案,也保留追問下去的勇氣。


王虹和鄧煜的故事告訴我們:數學並不只屬於天才,也不只是考試中的一堆符號。它是一種把好奇心變成問題、把問題變成推理、再把推理變成新發現的能力。

也許你今天做的是一道一次方程、一題概率題,或一個圓的幾何證明;但你正在學的,不只是「如何求 x」。

你也正在學習如何面對未知。

而所有重要的發現,往往就從這一句開始:

    「我想知道,為甚麼會是這樣?」

資料來源:

1. 香港新聞網