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[杂项|Miscellany] [Futurama中的数学专题] 3000年的趣味数学

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发表于 2009-1-20 19:13:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
翻译资料原文PDF下载地址:http://www.mathsci.appstate.edu/~sjg/futurama/April-MAA-p12-15.pdf




Futurama πk
Mathematics in the year 3000


Tom Georgoulias
Austin, TX
Sarah J. Greenwald
Appalachian State University
Marc Wichterich
RWTH Aachen University, Germany

Futurama是相当杰出的一部特例之作——这部讽刺科幻卡通剧绝对能逗得你眉开眼笑,然而远不止这些,它独特的秘密魅力使其在那些终极发烧友中成为长盛不衰的经典,下面就让我们揭开它的神秘面纱吧。

Futurama的动画剧本由一群博学的剧作者们创作出来,这群人中有天才的前科学家还有通晓各门各类学科的牛人们。 故事随着一个年轻人Fry的际遇被探索呈现出来,Fry是一个平庸的批萨店小送货员,没什么人生奋斗目标,某次意外使他突然掉进一个低温冷冻舱,从此改变了他无聊的人生。Fry3000年醒了过来,忽然意识到再也可以不用忍受自己原本的生活,他还觉得自己能过上自己想过的生活之类的想法。Fry很快知道“解冻”后还得接受植入人生职业芯片,可是他才不想就这么限定住自己的未来。他和LeelaBender一起逃离了本应属于自己的生活,三人找到Fry在未来的唯一血亲Farnsworth教授并从他那里得到新的工作。而探险故事就从远及宇宙外太空和职员休息室的旧沙发之间展开了。

观看Futurama会感到超有意思,是因为每集中都充斥着大量的数学笑话,科学元素和特别的场景设计。下面我们从一些很受欢迎的参考片段中查验一下搞笑的根本动因吧。

数学在剧中得到了得天独厚的表现,优势之一源于Fry1000年低温冬眠。在A Fishful of Dollars一集中,Fry想知道他1000年前的银行帐号是否还有效

Bank teller: 嗯,…….你的帐户上还有93美分的余额。

Fry: 太好了!

Bank teller: 而且根据215%的利率平均值过了1000年时间,结果是….43亿(复利计算方法,即用次幂计算)

[.Fry开始粗喘,不受控制的流口水,然后昏倒]

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 楼主| 发表于 2009-1-20 19:26:59 | 显示全部楼层
DVD中有对这集的相关评论,执行导演兼编剧负责人David X.Cohen解释了43亿是怎么得出来的,他用掌上电脑演示出三种不同方法验证结果正确。尽管没被提到,这种算法很可能就是从本杰明富兰克林那里学来的,富兰克林分别给费城和波士顿各留1000英镑。他计划在200年以后将这两笔钱和利息给学子们提供贷款。不过这个计划仍有问题,因为每个城市的财政都会因为支付这笔钱的利息而倾囊掏空。在DVD评论中,Cohen还提到Futurama的两个有数学高等学位(硕士以上)的工作组成员。


Ken Keeler就是这些数学家导演兼编剧中的一员,他有哈佛大学的数学博士学位。最近他因为Godfellas(Futurama 3×20)一集荣获了第55届动画类最佳编剧奖。FuturamafansCan’t Get Enough Futurama上记录了关于Ken Keeler对他从数学领域转行到喜剧动画行业的一段采访讨论

Can’t get enough Futurama: 执行导演David X.Cohen在一次采访中曾提到你有应用数学的PhD以及电子工程学的硕士学位。怎么才能使这样一个牛人转而去给电视节目做编剧的?

Ken Keeler(简短版的回答): 当我完成博士论文之后,看到很多很多新的博士学位却只有很少一部分能够申请到科研工作;同时我认识的很多本校喜剧编剧专业的朋友都在TV领域得到很棒的工作和业绩。因此我下了一个很疯狂的赌注,跑去申请老戴维的大卫深夜脱口秀节目(David Letterman show,那时你根本不需要找什么介绍人就可以去毛遂自荐的)在听说过他们的大名之前,我在Bell实验室有一份很不错的研究工作——不过之后我就收到了脱口秀方面发来的录取邀请函。我觉得如果现在不去试试做编剧的话,会让自己后悔一辈子的。就这样,在Bell实验室待了一年之后,我去了Leterman的脱口秀节目。我已经在余生中后悔了。

Can’t Get Enough Futurama: (进入编剧领域后)你能从这么多年你所接受的教育中得到什么实用吗?

Ken Keeler: 当然。打个比方,Bender的序列号是1729,这对于全世界的数学家来说都是个极具重大历史意义的整数;仅仅这一个玩笑就足以对得起在学校的6年学习生涯了。

Keeler提到的这个数出现在XmasAtory这一集中,剧本由Cohen编写。这集里Bender收到一张铸造他的母机寄来的圣诞祝福卡,上面写着他的编号”SON#1729”
1729这个数字是”Ramanujan-Hardy”数。英国数学家G.H.Hardy与未受过正规教学的印度怪才数学家Srinivasa Ramanujan之间通信探讨数学问题,而且还邀请他到剑桥共同做研究。(就像爱丁顿和爱因斯坦一样) Hardy也因此给人们留下深刻的印象。一天,Hardy打了个车去拜访Ramanujan,他觉得他乘坐的出租车数字(taxicab number)”1729”有些呆板无趣。、Ramanujan马上反驳了这个观点,他认为1792其实是相当有趣,因为它是可以用两对两个整数立方和来表示的最小数:


       1729 = 93 +103 and 1729 = 13 +123.

(注:关于的士数也可以参考zimmy的Futurama:最极客的动画片一文)


Futurama其他很多集中也出现过这1729这个数字,譬如曾出现在一艘叫Nimbus的宇宙飞船船体上,而且在教授的悖论盒子这集中1729是宇宙移民”bobble head”人口数。



两个数的立方和同时还出现在Lesserof Two Evils这集中,当BenderFlexo比较他们的身份号码时互相哈哈大笑,他们俩是多么有趣的一对啊。27160573370318这两个数都可以被写成两个整数的立方和形式。







[ 本帖最后由 魔索布莱城 于 2009-1-20 19:43 编辑 ]
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 楼主| 发表于 2009-1-20 19:34:04 | 显示全部楼层
另外一个值得注意的地方是一家叫Loew’s --plex的电影院,曾在Raging BenderI Dated a Robot两集中出现过。

这个符号-是一个超限基数,它被归为可数正整数的无限集合{1, 2, 3, ... n,º}.就是因为电影院的名字是-
-plex,所以它播出的电影标号可以是无限继续的。我们假设每部电影都是不同的电影,那么即使Fry突然想看10000部电影,他也永远看不完所有的电影名单,因为仍然有无限多的电影没看。
(注:关于可以参考Futurama英文百科资料汉化 4楼有相关内容介绍)

Frontwheeldrive.com上,David X.Cohen谈到Futurama中蕴含的科学元素:


Frontwheeldrive: 是什么原因使你在创作时都能将每集的故事和科学完美的融合起来?

David X.Cohen:我和Matt Groening商定编写Futurama的第一条原则就是“科学不能过于喜剧”。不过在不影响故事发展的情况下我们仍希望尽可能多的把科学元素揉合进去。

偶尔我们也会恰当的丢些晦涩艰深的科学玩笑进去,不过也是在不影响大部分观众观看兴趣的情况下才这么做的。比如,我的一个朋友David Schiminovich是加州理工学院的天体物理学家,他给我们提供了一个漫画式的粒子物理图表,这个表放在某集的黑板场景中做背景用了。我们还用到P=Np和海森堡测不准原理。

即使这种晦涩但有趣的包袱被很多人忽视过去,我们还是希望那些终极的硬核fans能够关注并欣赏到这种乐趣。

我还要提一下我们这有几位编剧人员确确实实是真正的前科学家: Ken Keeler有应用数学的博士学位和电子工程学的硕士学位,Bill Odenkirk有无机化学的博士学位,Jeff Westbrook有计算机科学的博士学位。

实际上跟他们比我的学识也就是中不溜。(David过谦了,他自己也有一大串学位)与这群博学多才又风趣的精英们一起工作真是我的一项殊荣,也令我从各个方面受益匪浅。我想除了我们这屋里的一群编剧外电视业界再也找不到这么一群高度集中坐在一起的科学家们了。而跟他们在一起我也自然而然的感觉自己就是个科学家了。

Cohen有哈佛的物理学和文学的文理双学士学位,伯利克的加州大学计算机科学硕士学位,在他的学习期间发表了大大小小的剧本和作品。Cohen提到的漫画式粒子物理学图表的黑板出现在Mars University一集中。这集的剧本是由导演兼编剧的J.Stewart Burns编写。Burns是哈佛大学的数学学士和加州大学的数学硕士。他还写了Roswell that End Well一集,而且这集还获得2002年的艾米奖,Burns也是Cohen介绍来的另一位数学家编剧。很多著名编剧都毕业于哈佛,在好莱坞出席的剧作者们往往因其资深的数学学历背景令人咂舌不已。不过这些(拥有数学家编剧们的)公司我们早就知道了不是么,所以拥有数学学历的人们在毕业后其实有很多不错的择业之选的。

Burns写的这集中,尽管Fry曾在大学读过短短的一段时间,在30世纪他还是要面临着同样标准的高中辍学生学历。为了能够做一名火星大学的辍学生,他还是进大学选了一些课程。


Fry:嗨教授,你这学期要教什么?

Prof.Farnsworth: 教我每学期都在教的东西。量子微中子场中的数学,我自己编的题目,这样就没学生敢来选我这门课了。

Fry:[记下]云吞墨西哥煎饼餐中的数学,我一定会去的!(Farnsworth教授说的是the mathematics of quantum neutrino fields,被Fry听成Mathematics of wonton burrito meals.)

Prof.Farnsworth: Fry拜托了,我不知道该怎么教学——我是个教授

Fry: 课上见。

Prof.Farnsworth:[恼恨的叹息]…..


不久,当Fry迟到的赶来听课时看见Farnsworth教授正对着空教室讲课呢。

[ 本帖最后由 魔索布莱城 于 2009-1-20 19:44 编辑 ]
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 楼主| 发表于 2009-1-20 19:39:19 | 显示全部楼层
那一串冗长的弦理论(见教授与黑板的那张图)实际上是数理物理学的一个分支理论,但是它以漫画形式列出造成一种视觉欺骗。Ed Witten因通过物理观测发现数学理论而闻名。他甚至获得过数学领域最高荣誉的奖项——菲尔兹勋章。Witten和其他物理学家与数学家联手一起解决弦理论。这个图中狗的形状很类似弦散布图,这是一种弦理论在费曼图表中的类似情况,表现为粒子的联接或衰减。然而不同于图中的狗形,典型的弦理论形成的图样类似于一条裤子的样子,或两条裤管一起缝在腰部的样子。(想像不出)“Witten的狗”滑稽的模仿薛定谔的猫,这是个著名的量子物理学悖论。等式左边类似于天体物理学中约束宇宙间大量高密度的微中子的方程式。

Fry用他那对知识费解的脑袋如愿以偿的达成所愿——成为大学辍学生。

关于P是否等于NP的问题,出现在putyour head on my Shoulder一集中,编剧是Keeler.在一场严重的车祸后,Fry的脑袋被嫁接在曾做过他女友的Amy身上。背景书架中出现了两本挨着的书,分别标着PNP.

Stephen CookLenid Levin分别在1971年阐明了P相对于NP的问题。复杂度类P包含所有那些可以由一个确定型图灵机在多项式表达的时间内解决的问题;类NP由所有其肯定解可以在给定正确信息的多项式时间内验证的决定问题组成,或者等效的说,那些解可以在非确定型图灵机上在多项式时间内找出的问题的集合。P=NP的问题实际上质疑道:如果是/不是问题的正面答案可以很快验证,其答案是否也可以很快计算。(这段翻译的我头晕,直接用的wiki的解释)

同时,已确定的运算法则缺少可猜测的机制而不得不利用一些数学推测法来寻找突破的捷径。因此,如果P=NP那么所有问题都可以根据不确定计算法则检验,通过我们可以实际使用的方法解决。科学家们还寻找是否存在属于NP而不属于P的情况,或者找到一个可以检验确认不存在这个问题的证据。这道题被克雷研究所收入千禧年大奖的难题中,解答上来的人能够获得1000000美元的奖金。如果我们有一堆列出Futurama中各个等级的难题集的书,我们就可以比较它们,看看第NP本书是不是可以列出多余的一个问题,然后就去收走我们那笔巨额奖金吧。

海森堡测不准原理作为一个笑话出现在The luck of the Fryish一集中,行星快递飞船成员正跟人玩赌马。


Announcer: 这是一场胜负难分的比赛。他们正在用显微镜检验谁是最终的赢家….他是第三号,在量子光道上。

Prof. Farnsworth:不公平!你一测量就改变了它的结果!

海森堡原理被阐明于1927年,它指出如果同时去测量某点和量子要素的话会使结果变得不确定化。如果位置更确定,那么量子要素的结果就越不确定,反之亦然。

就连微分方程都曾喜剧性的穿插在Futurama中。在Fear of aBot Planet一集中,FryLeela,打扮成机器人的样子去救Bender。因为Bender被憎恨人类的机器人们指控为人类居住的行星做事。


Leela: 好的,如果我们要去救Bender,我们就必须在行为上要完全像个机器人。

Fry:[单一声调]我完全是可操控的,船长。

Leela:我们得像机器人一样走路,像机器人一样谈话,而且必要时还得像机器人一样解决复杂的微分方程问题。

Fry:我会跳一点机器人舞,有用么?


如果你觉得自己已经看完了Futurama的乐趣,那么我们现在已经为你揭示了Futurama中的很多掩藏起来的聪明笑话,再好好回忆一下。数学和科学在Futurama中被用得太多太多了,这篇文章中我们仅仅举了几个表面的例子,你可以自己再去剧中发掘其他那些聪明的笑料包袱,然后把它们拿出来放到网上与其他人分享你的发现吧。遗憾,Fox不打算再签新的Futurama剧集了,那就只有从DVDCartoon Network的重播中重温Futurama,那些发现者们将会从中丰富他们聪明的头脑并发现自己天生的幽默细胞作为最好的回报。


版权声明 Acknowledgments and Further Reading
Thanks go to Amy Ksir for helpful conversations and to Shari Rosenblum and Twentieth Century Fox for permission to use their DVD images.To learn more about Futurama, and order DVDs, visit http://www2.foxhome.com/futurama. Excerpts from this article came from http://frontwheeldrive.com/david_x_cohen.html and http://www.gotfuturama.com/Infor ... er_Interview.dhtml. Also see http://www.mathsci.appstate.edu/~sjg/simpsonsmat/futuramamath/.

All images: Futurama™ and ©2003 Twentieth Century Fox Film Corporation. All rights reserved. All images used with permission, courtesy of Fox Home Entertainment


[ 本帖最后由 魔索布莱城 于 2009-1-20 19:45 编辑 ]
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 楼主| 发表于 2009-1-20 19:53:28 | 显示全部楼层
数学翻得头大,偶又不是数学专业的....看不懂不要怪我,反正原文地址已经附上了。
这是一篇已经发表在期刊上的学术论文,编号什么都很全啊~
另外要说,zimmy啊,你那篇文有个地方需要改一下的,是Hardy开始讨论自己的士号有点dull,而Ramanujan反驳说这是个有趣的数字...你在看看...

数学专题还有好几篇,有空慢慢翻出来...谁数学好想帮忙翻的请挥挥爪子~~谢谢
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发表于 2009-1-20 20:05:55 | 显示全部楼层
太强大了,以至于我光看看帖子,不求甚解就满足了。说来好久没追过futurama了,等我迎头赶上。
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 楼主| 发表于 2009-1-20 21:22:01 | 显示全部楼层
我是一口气没停看完的~ 很少再有这么棒的动画了
附个Raqmanujan的介绍,又是个罕见的数学天才~~印度人的理科头脑简直就像黑人与生俱来的音乐天赋一样令人惊异
http://202.113.29.3/jpkc/cxds/viewDoc.jsp?id=30
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发表于 2009-1-21 01:05:42 | 显示全部楼层
博大精深 竟然看不懂 郁闷
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发表于 2009-1-21 14:11:36 | 显示全部楼层
以前就不爱学数学....几何还可以....看着大概明白....要是让我算啊....求您弄死我吧....
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 楼主| 发表于 2009-1-21 15:17:13 | 显示全部楼层
原帖由 lou9583 于 2009-1-21 14:11 发表
以前就不爱学数学....几何还可以....看着大概明白....要是让我算啊....求您弄死我吧....

都是些理论知识,不需要算~~不是太难懂吧~~(除了那个P和NP的鬼东西)
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发表于 2009-1-21 22:07:57 | 显示全部楼层
初中文化的路过
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发表于 2009-1-24 22:44:51 | 显示全部楼层
記得在大電影里面Al Gore開的那臺cab的車牌號碼是最大的一個什么什么數,就是兩個立方數之和

我喜歡翻譯這種有學術背景的文章,魔女assign幾個給我吧
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发表于 2009-6-17 21:33:03 | 显示全部楼层
真的相当想知道魔女的真人是怎么样的
    真的是很厉害啊      中文英文好     逻辑也好     知道的也多

     有心的人啊   无以为报啊    虽然看的不太懂     但是真的是很牛的人啊lz

只能在电驴上长期做源    为Futuramaian(自创的……)做贡献了

   武汉夏天的寝室啊~~还有电脑发热ing~~~   
集显+amd的CNQ都这么热啊!!不敢想高端四核+双卡交火……

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 楼主| 发表于 2009-6-18 02:00:12 | 显示全部楼层
我羞愧的汗颜,这是翻译的啦,不是偶写的...
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发表于 2010-8-28 17:12:30 | 显示全部楼层
完全看不懂~~太强悍了
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