“当斐波那契数列趋于无穷大,相邻两性比值趋于极限,这个极限就是黄金比例……”

在一条名为《全网最难画图挑战升级版——黄金螺旋排位赛》的视频里,抖音精选作者@派蒙科普,正在给大家讲解如何用数学画出宇宙最美弧线。在视频下,有近11万人跟风画起了“螺旋”。

很多人感慨,高考之后已经很久没这样做绘图题了。随着圆规扭转,初中的数学记忆“活”了过来。所谓黄金螺旋,就是一种自然界常见生长曲线,其扩张比例接近1.618黄金比例,像贝壳螺纹,所以取名黄金螺旋。

“这就是我初中一直听一直没听懂那个?”“画完了,用英语听写纸画的”……在评论区,大多完成绘图的是年轻人。

“他们更熟悉这些知识点,做起来也更容易些。”@派蒙科普背后的主理人郭新泰说。

这不是他第一次在线出题。今年1月,他在抖音精选上发起了“正二五七边形尺规作图”挑战。2个多月过去了,人们的热情依旧不减,甚至在黄金螺旋排位赛的评论区,还有人更新正二五七边形的绘制进度。

“但遗憾的是,还没有人真正完成挑战。我在挑战里埋下了个秘密”郭新泰说。



正二五七边行尺规作图挑战

吸引11万人参赛的“圆”

据了解,郭新泰原本是位汽车仿真工程师,工作职责就是大量运用微分方程和概率论预演汽车安全。因为工作需要加上个人兴趣,郭新泰喜欢在抖音精选看各种数学视频,找到小众知识讲解。也因此,他在自己做视频时更倾向将严肃的数学与有趣的生活内容相关联,比如用数学计算抢红包背后的算法规律。

而此次赶在国际数学日之前,发起黄金螺旋排位赛,也是为让更多人看见数学的有趣和无所不在。黄金螺旋绘图便是此类代表。

无论是向日葵种子的排列,飓风云图的漩涡,还是贝壳生长的螺纹,黄金螺旋可谓藏在日常各处。而这一特点,也在诸多参赛作品中得以展现。

网友@夏飞雨的奇妙冒险,以《JOJO的奇妙冒险》乔尼的旋转爪弹为蓝本,用平板绘图软件Procreate设计了黄金螺旋弹道轨迹。一时间,数学精度与热血分镜碰撞出的“波点美学”点燃了诸多网友热情。人们纷纷在视频下留言“又一个剪辑JOJO的天才诞生了吗”。

化学科普博主@难晴雨申请出战。在他操作下,化学喷雾遇见铁离子瞬间变红,沿着黄金螺旋的数学轨迹蔓延,犹如魔法显形。



@难晴雨用化学演绎黄金螺旋

而一些电影《哪吒》的粉丝,则开始在电影镜头中寻找黄金旋螺的身影。哪吒火焰枪的旋转轨迹、混天绫的飘动弧线、结界兽的青铜纹饰……原来,数学早以优雅的公约数姿态,将人们的视觉和直觉审美做了统一刻画。难怪达芬奇有言,“欣赏我的作品的人,没有一个不是数学家”。

有网友辣评,“DNA双螺旋直呼内行!原来美就是刻进人类骨髓的数学本能!”

最终,这场“全民排位赛”相关视频播放量达4600万次,带动抖音数学相关话题冲上热搜,总播放量突破7200万次。纵观参赛选手,有清华大学团队用黄金螺旋徒手绘制校门飞檐,山东大学学子以斐波那契数列解构建筑美学,也有网友用拓扑学分析面包气孔、用微积分推导猫咪跳跃轨迹。

当数学走出试卷渗入日常:旋转车轮藏着π的韵律,奶茶甜度可被概率公式解码。它在早餐摊的热气中蒸腾,于校园建筑的几何棱角间凝固,最终借短视频的碎片光影,人们惊叹,原来数学从未远离生活,只是披着烟火的外衣。

让数学“动起来”

结合自己读书时学数学的难点,郭新泰提出讲数学,最关键还是得让几何图“动起来”,帮助大家找到平面运算与几何间的对照。

“表达太抽象了,找不到任何类比帮助理解。有些人到了高中不理解复平面运算与几何间的对照关系,立体空间想象不出来,那数学就一下跟不上了。”郭新泰说。高度抽象、推导严密,人们对数学的恐惧多来于此。

如何将每个知识点都做详细拆解,并帮助学生理解图形变换前后的变化?郭新泰的答案是全程可视化演示。

以因为考了就丢分,而被很多人调侃为“中考避答题”的求证完全四边形密克尔点为例,这道题之所以难,是因为它涵盖了复杂的几何关系、圆定理等知识,非常考验学生平面计算、空间想象及逻辑推理能力。

为了做好推演可视化,郭新泰邀请了擅长Manim动画和Python代码翻译技术的@究尽数学,还有数学路径软件开发者@yugu233。通过Python,@究尽数学将每步数学推算过程翻译成代码输入图形动态工具Manim上,以便让数学公式和几何图“动起来”。而二次升级的路径软件,则让动画上抛物线坐标点的点位移动像导航一样丝滑、可见。



求证完全四边形密克尔点的可视化演示

在整个《动画拆解“最难中考题”》视频里,几何图形“活”过来了:三角形扭动变形时,关键点如萤火闪烁;抽象定理变成流动的光轨,辅助线也能自动延伸……为了增加趣味,郭新泰还用《原神》人物派蒙配音。接近11分钟的讲解视频让数学推导不再枯燥,人们还能在图形翻转里观察到定理的作用。

“下期讲幂函数行吗”“为了看懂你视频,我硬生生搜索了200多个概念”……这场大胆尝试无疑是成功的,最终该视频吸引了近60万网友观看、点赞。有些课代表在评论区做了摘要梳理,还有人将方程式完整打在评论区,以便大家复制粘贴。

总结这场视频的成功,郭新泰说最重要是将数学的抽象转变成具象的图形,一步一步明确展示过程。这就好比,数学的结果摆在那,像是一座富丽堂皇的大山,只有告诉人们这座大山是如何落成的,人们才不会对此犯难。

与他有着类似视频创作追求的还有抖音精选作者@清年阁。据了解,@清年阁由诸多清华、北大学霸组成,专门为准备高考的学生分享答题思路。

“S∆ABC=1,2PA+PB+2PC=0,求S∆PAB的面积”这是一道经典数学求向量小题,虽简单但计算繁琐。如果是考试,得分不多却很占时间。为此,@清年阁里的学霸郭宇翔用“奔驰定理”教大家快速解题。在3分半的视频里,公式讲解、公式记忆方法,讲解层层递进、简单易懂,让很多网友迅速理解。

“我来给你们举个例子吧”“谁能告诉我,不讨论-1的情况要怎么算”……在评论区,网友们成为了电子同窗,不仅互相答疑解惑,还能对题目做延展补充。

如今,随着越来越多人求解数学、交流数学,抖音精选也成为了人们新型演算场。过去一年,抖音及抖音精选共有数学相关视频600.4万个,同比增长61.97%;这些视频分享总量同比增长63.07%;参与发布数学内容的网友累计56.3万,同比增长35.3%。

连菲尔兹奖得主丘成桐、数学家张景中等人也纷纷在线分享尖端数学。在这样一场数学流行氛围下,山东大学、哈尔滨工业大学、中国科学技术大学纷纷将《线性代数》《微积分》等课程做了录制和公开,让这些曾经只能在有限地理空间传播的知识向更广阔的世界流淌。每当有课代表总结要点,有网友互相答疑解惑,抖音精选仿佛就成了一堂赛博课堂,而这个课堂,没有围墙。

挑战里埋下的秘密

在抖音精选,数学之于专业学习与长远生活的意义,也再度被网友提出。如果不再参与考试,学数学的价值在哪里?

知识博主@漫士沉思录对此的回答是,数学是宇宙发展的通用语言,数学体系变革中也蕴含着人类知识进步的重要哲思。

在抖音精选,许多博主做数学视频二创或讲解,都会提及火遍全网的《火柴人VS数学(Math)》。该视频全长14分03秒,将抽象的数学公式转化为火柴人与符号的酷炫对战,通过视觉化叙事和创意打斗场景,打破了学科枯燥印象,获得2.8亿播放量。

解读《火柴人VS数学(Math)》时,@漫士沉思录发现,视频中的火柴人在数字海洋中探索的过程,就是一步步重走人类数学发展的历史,而这个历史蕴含了挑战规则、打破偏见的精神密码。

“人类打破不能2减3的规则,得到了负数;打破-1不能开根号的规则,得到了复数和复平面;打破平行线一定不能相交的公理,得到了非欧几何,而非欧几何成为相对论的数学基础,揭示出宇宙的底层原理。”通过《为什么数学不允许1除以0》等一场场视频,@漫士沉思录试图重新梳理数学发展历程,并以此鼓励人们对规则和奉为圭臬的权威永恒祛魅。

犹如数学文化领域巨匠怀尔德所言,数学是一种会不断进化的文化。数学进化,挑战在所难免。

回看郭新泰在挑战中埋下的秘密,就是规则本身。细看完成挑战的第一条规则,圆心角正弦值sin(2π/257)误差范围保持在257%以内,约等于0.00042。这意味着,挑战者如果希望通过规则一完成挑战,就必须证明作图累计误差在微米级别,现实中难以实现。



郭新泰挑战里的秘密

当我们把“正二五七边形尺规作图”拿给@清年阁里的清华大学数学专业学霸。他在得到题目大概1分钟后回复称:“正二五七边形需要约200层方程,步骤太多。小误差后续会指数级放大。尺规精度有限,多次操作不准。”

通过设置这样的规则,郭新泰希望参与者们在挑战的过程中,更能跳出"解题"思维定式,转而思考规则本身的合理性——当规则成为束缚,人们也应该有勇气像数学史上的先驱,以质疑与突破开辟新的可能。

“我一直在等一个人,他能指出,我的规则有问题。”郭新泰说。

或许这就是数学的魅力,也是平台存在的价值。

作者:冯实

编辑:王潇仪

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