樣式雷的屋頂與懸鏈線的閱讀理解練習題

樣式雷的屋頂與懸鏈線

①從康熙到光緒二百餘年間，江西人雷發達一家七代人因長期掌管樣式房（清代承辦內廷工程建築的機構）而得名“樣式雷”。這個皇家建築設計世家。爲後世留下了許多輝煌的建築,也留下了許多珍貴的建築史料，因此得以入選《世界記憶遺產名錄》。其中有關皇宮屋頂規制的資料，不但詳細說明了這類屋頂的建築工藝，還特別指出，之所以必須做成規定的形狀，是爲了達到一種功能：在下雨時使雨水流得最快，並在離開屋檐之後能射得最遠。這種屋頂的形狀就是在數學上稱爲“懸鏈線”的曲線。

②早在“樣式雷”之前上百年，“懸鏈線”就已經在我國的橋樑建築中出現過。據明朝萬曆《新昌縣誌》所載，位於浙江省惆悵溪之上的迎仙橋就是具有近似於“懸鏈線”拱的古石拱橋。“樣式雷”實際上解決的是一個動力學問題，就是要尋找一種曲線，如果讓一個小球沿着這條曲線滾落，滾下來的小球將得到最大的速度，亦即所需的時間最短。迎仙橋則是一個靜力學問題。兩者均需要運用微積分方程來解決，而結果則殊途同歸，都是“懸鏈線”。當然，不管是“樣式雷”還是迎仙橋的設計者，他們都不知道“懸鏈線”這種數學曲線，更不會微積分。他們的結果完全是從實踐中反覆摸索、總結出來的。

③在西方，“懸鏈線”的出現卻與中國不同。它是作爲一個抽象的問題，由達?芬奇首先提出來的：一條兩端固定、自然下垂的鏈子，其形狀是什麼?“懸鏈線”這個名稱也是由此而來。這是個類似於迎仙橋拱的靜力學問題。巧合的是，達?芬奇生活的年代也是明朝。達?芬奇提出了問題，□沒得出結論；曾經有人向集哲學家、物理學家和數學家於一身的笛卡爾請教這個問題，□沒能解決；直到牛頓和萊布尼茲發明了微積分，才使最終解決“懸鏈線”的問題成爲可能。在西方，大概直到20世紀60年代，“懸鏈線”纔在工程中得到應用——“懸鏈線”吊橋誕生了。

④比較“懸鏈線”在中國和在西方的出現與發展的過程，是很有意思的。在中國這是一個純粹的從實踐中來，到實踐中去的過程，所用的方法是歸納法。從來沒有人問過爲什麼，當然也就不可能上升到理論的高度。在西方，在達?芬奇提出這個問題後的最初幾百年裏。這基本上是一個抽象的純數學問題，完全沒有實際應用。所用的方法是演繹法，也沒人關心解決了這個問題到底有什麼用。當然，問題的提出還是來源於實際觀察，也算是從實踐中來。不同的是，他們對問題進行了深入的理論研究，得出了全面的科學結論，並且在這個基礎上又應用到實際中去。

⑤爲什麼西方人會對這樣一個在當時看似並無實際應用價值的`問題如此感興趣，並且鍥而不捨地研究了幾百年?爲什麼同時代的中國人儘管在實際中令人不可思議地應用了這種曲線，卻對其“所以然”從未深究?這恐怕只能從文化傳統中找原因了。正如人類學家萊斯利·懷特所說，“如果讓牛頓一直呆在霍屯圖特（一個在南非的原始部落）文化中，他會像霍屯圖特人一樣進行原始的計算”。西方文化根植於古希臘哲學，古希臘哲學家們對幾何學一貫極爲重視。而在我國古代，幾何學乃至整個數學從來沒有取得過能與哲學並駕齊驅的地位。儘管我們的祖先也曾取得過不少輝煌的數學成果。像圓周率的計算，開平方、開立方的方法等等都比西方領先很多年。然而這些成果大都是以實際應用爲目的，缺少更高層次的抽象內容。比如解二元一次方程組。我國數學家講的常常是形象的“雞兔同籠”，西方則是抽象的x和y。尤其像素數、黃金分割率公理體系這類純抽象的概念，從未出現在我國古代數學之中。古希臘幾何學則是從公理出發，以嚴格的邏輯推導爲根本，從而奠定了西方數學重視演繹法的傳統。而演繹法正是通向近代數學乃至近代科學的不可或缺的思維方法。

⑥長久以來，很多人都問過這樣一個問題：具有幾千年歷史的中國文化爲什麼沒能孕育出近代科學?“懸鏈線”的故事倒是爲此提供了一介頗具說服力的例子。

1．“樣式雷”屋頂做成“懸鏈線”形狀，主要是出於對□□的考慮。(2分)

2．第③段的兩個口裏，應填入哪一項(甲、卻/也 乙、而／竟)？請選出正確項並說明理由。（2分)

選項： 理由：

3．下列對“懸鏈線”的介紹最符合文意的一項是( )(3分)

A．“懸鏈線”其實就是一條兩端固定自然下垂的鏈子。

B．“懸鏈線”在工程中得到應用，需要運用微積分方程。

C．“懸鏈線”問題在西方一直是一個抽象的純數學問題。

D．“懸鏈線”理論問題的解決是以微積分發明爲前提的。

4．第⑤段中畫線句的含義是 。(2分)

5．文章談“懸鏈線”問題，既然以“樣式雷”爲例，爲什麼還舉“迎仙橋”的例子?請聯繫全文分析作者的意圖。(4分)

(1)

(2)

6．本文揭示了中國文化“沒能孕育出近代科學”的原因，請概述原因並加以評析。(4分)

參考答案：

1．實用(或功能)(2分)

2．A(1分)；說明懸鏈線理論問題的解決經歷了一個漫長過程，笛卡爾和達芬奇一樣都沒能解決，所以用表並列的“也”(因爲第二個分句並非強調對懸鏈線的問題，笛卡爾該解決而未能解決，所以不用“竟”)。(1分)

3．D(3分)

4．文化傳統對人的行爲和思維方式會產生深刻的影響。(2分)

5．(1)從另一角度(靜力學)說明懸鏈線在中國的應用，是從實踐中反覆摸索、總結出來的(殊途同歸)。(2)表明注重實踐而不深究其“所以然”，有其文化傳統上的原因。(3)與達?芬奇的事例相照應，表明中西方几乎同時關注“懸鏈線”問題(但解決方式不同)。(答對1點給2分，答對2點給4分)

6．要點：重實際應用，輕抽象理論(或重歸納，輕演繹)(2分)；聯繫文章內容分析(2分)。