جمال وقوة الرياضيات | وليام تافيرنيت | TEDxUCDavis
-
0:19 - 0:23ينظر بعض الناس إلى قطة أو ضفدع،
ويفكرون في أنفسهم، -
0:23 - 0:26"هذا جميل، إنها تحفة الطبيعة.
-
0:26 - 0:28أريد أن أفهمه بشكل أعمق."
-
0:28 - 0:32وبهذه الطريقة تكون علوم الحياة،
مثل علم الأحياء. -
0:32 - 0:33بينما يلتقط أشخاص آخرون مثالاً
-
0:33 - 0:36كشمس متوهجة تغلي، مثل نجمنا،
-
0:36 - 0:37ويفكرون في أنفسهم،
-
0:37 - 0:40"هذا رائع. أريد أن أفهم ذلك بشكل أفضل."
-
0:40 - 0:41وهذه هي الفيزياء.
-
0:41 - 0:44بينما يرى أشخاص آخرون طائرة
ويريدون بناءها، -
0:44 - 0:46وتحسين أداء طيرانها،
-
0:46 - 0:49وبناء الآلات لاستكشاف الكون كله.
-
0:49 - 0:50وهذه هي الهندسة.
-
0:51 - 0:52وهناك مجموعة أخرى من الناس
-
0:52 - 0:55الذين بدلاً من محاولة التقاط أمثلة معينة،
-
0:55 - 0:58يقومون بدراسة الأفكار والحقيقة من مصدرها.
-
0:59 - 1:00وهؤلاء هم علماء الرياضيات.
-
1:01 - 1:02(ضحك)
-
1:04 - 1:09عندما ننظر إلى الطبيعة بعمق
ونحاول حقًا فهمها، فهذا هو العلم، -
1:09 - 1:11وبالطبع المنهج العلمي.
-
1:11 - 1:13الآن، إحدى طرق تقسيم العلوم
هي هذه الطريقة: -
1:13 - 1:16لديكم العلوم الطبيعية،
وهي الفيزياء والكيمياء -
1:16 - 1:19مع تطبيقات لعلوم الحياة
وعلوم الأرض وعلم الفضاء. -
1:19 - 1:20ولديكم العلوم الاجتماعية،
-
1:20 - 1:23حيث ستجدون أشياء مثل السياسة والاقتصاد.
-
1:23 - 1:25وهناك الهندسة والتقنية،
-
1:25 - 1:27حيث ستجدون جميع المجالات الهندسية:
-
1:27 - 1:30مثل الهندسة الطبية الحيوية، والكيميائية
وهندسة الحاسب، والكهربائية، -
1:30 - 1:32والهندسة الميكانيكية، والنووية.
-
1:32 - 1:34وجميع تطبيقات التقنية:
-
1:34 - 1:37التكنولوجيا الحيوية، والاتصالات،
والبنية التحتية، وكل ذلك. -
1:38 - 1:42وأخيرًا، وبالتأكيد ليس آخرًا،
العلوم الإنسانية، -
1:42 - 1:45حيث ستجدون أشياء
مثل الفلسفة والفن والموسيقى. -
1:46 - 1:49تظهر الرياضيات في كل هذه التخصصات،
-
1:49 - 1:53وفي بعضها مثل الفيزياء والهندسة
يكون دورها واضح وصريح، -
1:53 - 1:56بينما في البعض الآخر،
كما هو الحال في الفن والموسيقى، -
1:56 - 1:59يكون دور الرياضيات بالتأكيد
أكثر تخصصًا إلى حد ما -
1:59 - 2:00وثانوي في العادة.
-
2:00 - 2:02ومع ذلك، فالرياضيات في كل مكان،
-
2:02 - 2:06ولهذا السبب، فإن الرياضيات جيدة بشكل خاص
في الربط بين الأشياء. -
2:07 - 2:09كيف يمكن للرياضيات الربط بين الأشياء؟
-
2:09 - 2:11هذا سؤال ممتاز.
-
2:11 - 2:14إنه في الواقع سؤال لا يسهل الإجابة عليه.
-
2:14 - 2:17أعتقد أنه بالنسبة لنا الآن،
خلال وقتنا معًا، -
2:17 - 2:21إن أفضل ما يمكننا فعله
هو الإحساس بشكل الإجابة -
2:21 - 2:24من خلال فحص بعض الروابط
التي يمكن أن تقدمها الرياضيات -
2:24 - 2:27من خلال بعض الأفكار الرياضية.
-
2:29 - 2:31الرياضيات هي بالطبع الأرقام،
-
2:31 - 2:34وربما الرقم الأكثر شهرة مطلقًا
هو الرقم pi (باي). -
2:34 - 2:38تم اكتشاف pi (باي) لأنه يمثل
خاصية هندسية للدائرة، -
2:38 - 2:42وهي نسبة محيط كل دائرة إلى قطرها،
-
2:43 - 2:45لكن لا يوجد أي مكان في العالم
حيث الأشياء دائرة. -
2:46 - 2:48الدائرة هي نوع من الفكرة الرياضية الخالصة،
-
2:48 - 2:51وهي عبارة عن تكوين من الهندسة يقول:
-
2:51 - 2:53"يمكنك تثبيت النقطة المركزية،
-
2:53 - 2:56ثم تأخذ جميع النقاط على نفس البعد
من تلك النقطة المركزية." -
2:56 - 2:59في بعدين، ينتج هذا البناء دائرة،
-
2:59 - 3:02وفي ثلاثة أبعاد، ينتج البناء نفسه كرة.
-
3:02 - 3:05لكن لا يوجد أي مكان في الكون
حيث الأشياء دائرة أو كرة. -
3:06 - 3:10إنها فكرة رياضية مثالية ونقية،
وهذا العالم الذي نعيش فيه -
3:10 - 3:15غير مكتمل وخشن وذري ومتحرك،
وكل شيء فيه منحرف قليلًا. -
3:16 - 3:17ومع ذلك، فإن الرقم pi (باي)
-
3:17 - 3:20كان مفيدًا بشكل مدهش لنا عبر التاريخ.
-
3:20 - 3:22فدعونا نستعرض بعضًا من هذا التاريخ معًا.
-
3:24 - 3:28حوالي العام 212 قبل الميلاد،
قُتل (أرخميدس) على يد جندي روماني. -
3:28 - 3:31وكانت كلماته الأخيرة، "لا تشوش دوائري."
-
3:32 - 3:34أراد أن يوضع اكتشافه المفضل على قبره.
-
3:34 - 3:36وهو الموضح هنا.
-
3:36 - 3:38يقول بشكل أساسي أن مساحة سطح الكرة
-
3:38 - 3:41تساوي مساحة سطح أصغر اسطوانة مفتوحة
-
3:41 - 3:43يمكن أن تحتوي هذه الكرة.
-
3:44 - 3:46حوالي عام 1620، اكتشف (يوهانس كيبلر)
-
3:46 - 3:49ما فكر في أنه انسجام لحركة الكواكب.
-
3:49 - 3:51وأكمل (إسحاق نيوتن) هذا العمل لاحقًا.
-
3:51 - 3:55يظهر هنا قانون (كيبلر)
الثالث لحركة الكواكب. -
3:55 - 4:00من عام 1600 حتى 1700، (كريستيان هيغنز)
و(غاليليو غاليلي) و(إسحاق نيوتن) -
4:00 - 4:03كانوا روادًا، بدراسة البندول،
-
4:03 - 4:05كما هو موضح هنا بالصيغة
حيث (T) ترمز لفترة دورة البندول، -
4:05 - 4:09ما يخبرنا بشيء عن المدة التي تستغرقها
عملية التأرجح للأمام وللخلف. -
4:10 - 4:13أعظم عالم رياضيات
في القرن 18، (ليونارد أويلر)، -
4:13 - 4:15هو المسؤول عن اكتشاف هذه الصيغة:
-
4:15 - 4:18(e) أس (iθ) تساوي جتا (θ) زائد (i) جا (θ).
-
4:18 - 4:21توفر هذه الصيغة صلة رئيسية
-
4:21 - 4:23بين الجبر والهندسة وعلم المثلثات.
-
4:24 - 4:26في الحالة الخاصة عندما تكون θ تساوي π
-
4:26 - 4:30ينتج علاقة بين الثوابت الخمسة الأكثر أهمية
-
4:30 - 4:31في جميع الرياضيات:
-
4:31 - 4:33(e) أس (πi) زائد واحد تساوي صفر.
-
4:33 - 4:36بعض الناس وصفوا هذه الصيغة
بأنها أجمل صيغة في الرياضيات. -
4:37 - 4:41كان (ليونارد أويلر) أيضًا مهندسًا
معروفًا، وهذه الصيغة لـ (F) - -
4:41 - 4:44القوة اللازمة للثني، كما هو موضح بالرسم،
-
4:44 - 4:46لثني عمود -
-
4:46 - 4:47موضحة هنا.
-
4:48 - 4:52أعظم علماء الرياضيات في القرن 19،
(كارل فريدريك جاوس)، -
4:52 - 4:54عادة ما يحصل على التقدير
عن عمله على ما نسميه اليوم -
4:54 - 4:56التوزيع الطبيعي المعياري.
-
4:56 - 4:59كمية مذهلة من البيانات
في العالم الحقيقي توزع بهذه الطريقة. -
4:59 - 5:02وفقًا لما قد تعرفونه باسم منحنى الجرس.
-
5:03 - 5:05وتنتهي جولتنا التاريخية في القرن العشرين
-
5:05 - 5:08مع (ألبرت أينشتاين)
ونظريته الشهيرة النسبية. -
5:08 - 5:10وموضح هنا معادلات (أينشتاين) للمجال.
-
5:11 - 5:14وصعوبة فهم هذه المعادلات
لا ينبغي الاستخفاف بها. -
5:15 - 5:19لقد كان هذا سريعًا،
فقد عرضت الكثير من المعلومات. -
5:19 - 5:21ليس هناك اختبار أو امتحان نصف نهائي،
لذلك استرخوا فقط. -
5:21 - 5:22(ضحك)
-
5:22 - 5:24تذكروا أننا نحاول إيجاد الرابط.
-
5:24 - 5:28انظروا إلى كل هذه الصيغ،
حيث تحتوي جميعها القيمة (ط)، -
5:28 - 5:31هذا الرقم الذي تولَّد من هندسة الدائرة.
-
5:31 - 5:34انظروا إلى مدى الاختلاف
بين هذه الظواهر الفيزيائية، -
5:35 - 5:40ومع ذلك يتشاركون هذا الرابط
للرقم الهندسي للدائرة. -
5:40 - 5:44لذلك عندما ترون صيغة تحتوي الثابت (ط)،
-
5:45 - 5:46ربما تفكرون في أذهانكم،
-
5:46 - 5:48"ربما، بشكل ما،
-
5:48 - 5:51تلعب الدائرة دورًا في اشتقاق هذه الصيغ."
-
5:52 - 5:56إن الدائرة هي شكل هندسي واحد،
بينما الرياضيات أكثر من ذلك بكثير، -
5:57 - 6:00وكذلك الكون والروابط الموجودة بداخله.
-
6:02 - 6:06انظروا هنا، هذا جنيح ثنائي الأبعاد،
مثل مقطع عرضي من جناح. -
6:06 - 6:10والخطوط التي ترونها
تماثل الهواء المتدفق أعلاه وأسفله. -
6:13 - 6:16وهنا، توضح هذه التجربة أحد الغازات
-
6:16 - 6:19تم ضغطه مبدئيًا بواسطة حاجز
في جهة واحدة من الوعاء، -
6:19 - 6:21ثم تم إحداث ثقب في الحاجز
-
6:21 - 6:23فتمدد الغاز ليملأ كامل الوعاء،
-
6:23 - 6:25حتى وصل إلى حالة توازن.
-
6:25 - 6:28وفي هذا المثال، يظهر قضيب معدني
ومصدر حرارة أسفله، -
6:28 - 6:29لهب في هذه الحالة.
-
6:29 - 6:32حيث يمس اللهب المعدن،
-
6:32 - 6:34فيسخن القضيب وتتوزع الحرارة بطوله
-
6:34 - 6:36حتى يبلغ حالة توازن حراري.
-
6:38 - 6:42وما كنا لنملك كل هذا العلم
-
6:43 - 6:44بدون
-
6:45 - 6:47اكتشاف الكهرباء.
-
6:48 - 6:51موضح هنا خطوط الجهد في المجال الكهربي،
-
6:51 - 6:53وهي توضح المسارات التي ستسلكها الإلكترونات
-
6:53 - 6:55من الشحنة الموجبة إلى الشحنة السالبة.
-
6:56 - 7:01كل هذه الأمثلة مختلفة تمامًا
بالنسبة لحواسنا الخمسة - -
7:01 - 7:05مختلفة للغاية، لدرجة أننا نمنحهم
في العلوم أسماء مختلفة. -
7:05 - 7:07هذا هو السريان الكامن،
-
7:07 - 7:09قانون (فيك) لانتشار التركيز الكيميائي،
-
7:09 - 7:12قانون (فوريير) للتوصيل الحراري،
وقانون (أوم) للتوصيل الكهربي. -
7:13 - 7:19ولكن من وجهة نظر أخرى،
بشكل رياضي، جميعها تبدو متشابهة، -
7:20 - 7:24متشابهة للغاية، لدرجة أننا نمنحهم
في الرياضيات نفس الاسم: -
7:24 - 7:26معادلات (لابلاس).
-
7:26 - 7:30ليس هذا مثلث (يو) يساوي صفرًا،
وإنما (لابلاس يو) يساوي صفرًا. -
7:30 - 7:32وما يتغير بالنسبة لعلماء الرياضيات
-
7:32 - 7:35هو كون (يو) تعبر عن الجهد،
أو التركيز الكيميائي، -
7:35 - 7:39أو الحرارة أو أي قيمة فيزيائية أخرى
-
7:39 - 7:41يمكن استخدام هذه المعادلة
لوصفها في الطبيعة. -
7:41 - 7:47في الرياضيات لا نملك فقط الأرقام والهندسة،
-
7:47 - 7:51ولكن لدينا أيضًا المعادلات،
وعندما نقارن المعادلات الخاصة بالأشياء، -
7:51 - 7:55يمنحنا ذلك طريقة أخرى للربط بين الأشياء.
-
7:56 - 8:00الرابط بين كل هذه المسائل العلمية
هو التفاضل والتكامل، -
8:00 - 8:03وعليكم أن تدركوا أن التفاضل والتكامل جوهري
-
8:03 - 8:05ومؤسس للعلوم الحسابية الحديثة.
-
8:07 - 8:11الآن وقد رأينا لمحة عن الأرقام
والهندسة والمعادلات، -
8:11 - 8:13دعونا نجمعها معًا،
-
8:13 - 8:15لأن هذه هي الرياضيات.
-
8:15 - 8:17دعونا نرى تطبيقًا للرياضيات.
-
8:18 - 8:20لنمضي في عملية بناء هنا.
-
8:20 - 8:23سوف نسمي هذا الجيل الأول،
-
8:23 - 8:24وهذا الجيل الثاني.
-
8:24 - 8:27انظروا إلى الشكل،
وما حدث للمساحات السالبة والموجبة. -
8:29 - 8:30ثم الجيل الثالث.
-
8:31 - 8:33وهكذا ترون نمطًا بدأ بالتشكل.
-
8:33 - 8:35الآن، في أذهانكم،
-
8:35 - 8:38قرروا كيف سيكون شكل الجيل الرابع.
-
8:39 - 8:41هل هذا يوافق توقعكم؟
-
8:42 - 8:44ثم الجيل الخامس.
-
8:46 - 8:48ثم الجيل الخامس.
-
8:49 - 8:50وهكذا...
-
8:51 - 8:55ثم الجيل الخامس، وهكذا للأبد...
-
8:55 - 8:57هذا هو الكسيري.
-
8:57 - 8:59نمط هندسي لا ينتهي أبدًا،
-
8:59 - 9:00ولا يكتمل أبدًا،
-
9:00 - 9:02ولا حد لتعقيده،
-
9:02 - 9:04ولا يوجد مكون أصغر لهذا البناء الهندسي.
-
9:04 - 9:08في الواقع، هذا الكسيري شهير،
ويدعى مثلث (سيربنسكي). -
9:08 - 9:11ولم يسبق أن تم إنشاء كسيري
في التاريخ البشري. -
9:11 - 9:15لم يستكمل أبدًا،
ولا يمكن استكماله، وليس له نهاية. -
9:15 - 9:18وعندما تتخيلون كسيري في أذهانكم،
لا ترونه كاملًا أبدًا، -
9:18 - 9:20وإنما تكونون حسًا عنه.
-
9:23 - 9:26بدأ تقدير الكسيريات
في سبعينيات القرن العشرين، -
9:26 - 9:28بعد عمل (بينوا ماندلبورت).
-
9:28 - 9:30وجزء من سبب تأخر ازدهار هذه الفكرة
-
9:30 - 9:33هو كونها نتجت بمساعدة الحواسيب الحديثة
-
9:33 - 9:35للحساب بدقة وتصور
-
9:35 - 9:38هذا النوع من التعقيد الهندسي الهائل.
-
9:39 - 9:41موضح هنا بالأعلى كسيري (ماندلبورت) الشهير.
-
9:41 - 9:45ولاحظوا وجود تقريب لجزء صغير من الكسيري،
-
9:45 - 9:47مكبرًا حتى تتمكنوا من رؤيته.
-
9:47 - 9:49انظروا فقط إلى مدى تعقيد هذا الجزء.
-
9:49 - 9:53وإذا قربنا هناك وكبرنا،
بصرف النظر عن مقدار تكبير الكسيري، -
9:53 - 9:55لن يقل التعقيد،
-
9:55 - 9:57وهذا الأمر يصعب فهمه.
-
9:58 - 10:00هذه الهندسة معقدة للغاية،
-
10:00 - 10:03وليس واضحًا إن كان هناك
معادل لها في الطبيعة. -
10:05 - 10:10ومع ذلك، فبمجرد إدراك الناس
لوجود مثل هذه الأشكال، -
10:10 - 10:13بدأنا نرى أمثلة لاستخدامها
في تطبيقات في كل مكان. -
10:13 - 10:15يشبه ذلك ظاهرة (بادر ماينهوف)،
-
10:15 - 10:17حيث يصبح عقلك مستعد للمعرفة.
-
10:17 - 10:19ثم عندما تذهبون
-
10:19 - 10:21وتتعلمون ذلك، تبدأون برؤيته في كل مكان.
-
10:22 - 10:25بدأ الناس يرون الكسيريات في هندسة الحدائق
-
10:25 - 10:28والسواحل مثل ساحل (سارك)،
في القنال الإنكليزي. -
10:29 - 10:33استخدم الناس الكسيريات
في ضغط الإشارات والصور، -
10:33 - 10:36حتى أنهم رأوا الكسيريات
في رواسب الثلوج على قمم الجبال، -
10:36 - 10:40مثل بيانات أقمار (غوغل) الصناعية يسارًا،
والكسيري الذي صنعته يمينًا -
10:40 - 10:43لمحاكاة نفس البنية والتعقيد الهندسي.
-
10:43 - 10:47الكسيريات تظهر حتى في هندسة ندف الثلج،
-
10:47 - 10:50وفي عدد مذهل من الأشكال البيولوجية.
-
10:53 - 10:56يوجد أيضًا استخدام ملحوظ للكسيريات
في الحيز الإبداعي للبشر، -
10:56 - 10:58مثل الموسيقى والفن،
-
10:58 - 11:02عندما أدرك البشر وجود هذا النوع من الهندسة
-
11:02 - 11:04وتوصلوا إلى الأكواد
-
11:04 - 11:07وتمكنوا من صنع هذا النوع
من الهندسة بحواسيبهم، -
11:07 - 11:09أصبحوا يستخدمونها بطرق غير متوقعة.
-
11:10 - 11:13هذا تطبيق جمالي للرياضيات،
-
11:13 - 11:16ولكن كثير من الناس يدرسون الرياضيات
فقط لأنهم يجدونها ممتعة -
11:16 - 11:18أو جميلة.
-
11:18 - 11:21وآخرون بحاجة إلى مهارة الرياضيات:
لأنهم يريدون أن يكونوا مهندسين، -
11:21 - 11:24أو أن يتنبؤوا بالطقس،
أو أنهم يريدون الذهاب إلى الفضاء. -
11:24 - 11:26لا يوجد سبب خطأ لتعلمها.
-
11:28 - 11:35الرياضيات تبدو كمحيط واسع من الأفكار،
-
11:35 - 11:37ومنبع الحقيقة.
-
11:38 - 11:41واليوم، أخذنا كأسًا واحدًا
-
11:41 - 11:44وسرنا إلى حافة الماء وغمسناه فيه.
-
11:44 - 11:47وفي كأسنا خرج رقم واحد، هو pi (باي)،
-
11:47 - 11:51وشكل هندسي واحد، هو الدائرة،
-
11:51 - 11:53ومعادلة واحدة، هي معادلة (لابلاس)،
-
11:53 - 11:58وانظروا إلى كم الأفكار الخلابة
التي تمكننا من تأملها. -
11:58 - 12:00وفي النهاية، في الكسيريات،
-
12:00 - 12:06لقد لمحنا قدر ضئيل من مدى تعقيد الهندسة
-
12:06 - 12:09التي توسع خبرتنا حول ما هو ممكن.
-
12:10 - 12:11كما ترون،
-
12:13 - 12:19قوة الرياضيات تكمن في فوائدها العديدة،
-
12:19 - 12:23وهذا هو جمال تعلم الرياضيات.
-
12:24 - 12:27وبالنسبة لي، هذا هو المعنى
في قول (غاليليو): -
12:27 - 12:31"إن كنت سأبدأ دراستي من جديد،
فسوف اتبع نصيحة أفلاطون -
12:31 - 12:32وأبدأ بالرياضيات."
-
12:33 - 12:34شكرًا لكم.
-
12:34 - 12:35(تصفيق)
- Title:
- جمال وقوة الرياضيات | وليام تافيرنيت | TEDxUCDavis
- Description:
-
وليام تافيرنيت حاصل على درجة الدكتوراه في الرياضيات التطبيقية من جامعة كاليفورنيا ديفيس، وهو حاليًا محاضر في جامعة كاليفورنيا ديفيس في قسم الرياضيات. ويعمل ويليام أيضًا زميلًا مدرسًا في مجموعة مقدمة الميكانيكا الهندسية في مدرسة ولاية كاليفورنيا الصيفية للرياضيات والعلوم (COSMOS). وقبل مدرسة الدراسات العليا، عمل ويليام كمهندس موثوقية جديد في شركة فالادور، حيث دعم مركبة الهبوط على سطح القمر "ألتير" التابعة لناسا. حصل وليام أيضًا على درجة البكالوريوس في الفلسفة وعلى درجة البكالوريوس في العلوم الرياضية من جامعة كاليفورنيا سانتا باربرا.
تم تقديم هذا الحديث في حدث TEDx باستخدام تنسيق مؤتمر TED لكن تم تنظيمه بشكل مستقل بواسطة المجتمع المحلي. لمعرفة المزيد في http://ted.com/tedx
- Video Language:
- English
- Team:
closed TED
- Project:
- TEDxTalks
- Duration:
- 12:42
![]() |
Riyad Altayeb approved Arabic subtitles for The beauty and power of mathematics | William Tavernetti | TEDxUCDavis | |
![]() |
Riyad Altayeb edited Arabic subtitles for The beauty and power of mathematics | William Tavernetti | TEDxUCDavis | |
![]() |
Khloud Abdelrahman accepted Arabic subtitles for The beauty and power of mathematics | William Tavernetti | TEDxUCDavis | |
![]() |
Amany Allam edited Arabic subtitles for The beauty and power of mathematics | William Tavernetti | TEDxUCDavis | |
![]() |
Amany Allam edited Arabic subtitles for The beauty and power of mathematics | William Tavernetti | TEDxUCDavis | |
![]() |
Amany Allam edited Arabic subtitles for The beauty and power of mathematics | William Tavernetti | TEDxUCDavis | |
![]() |
Amany Allam edited Arabic subtitles for The beauty and power of mathematics | William Tavernetti | TEDxUCDavis | |
![]() |
Amany Allam edited Arabic subtitles for The beauty and power of mathematics | William Tavernetti | TEDxUCDavis |