江子聊数学 | 10历史上的数学是如何被发明创造的?

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江子聊数学 | 10历史上的数学是如何被发明创造的?

历史上的数学是如何被发明创造的?

江子校长:

在人类文明史上,数学家们是如何创造数学、发展数学的?也就是一代又一代的数学家们,他们的数学思维是如何不断地推进、发展的?

这个问题就是我们所说的历史发生学,这里面有太多的问题需要澄清。

我们今天所学的数学可以命名为现代数学,但是很多时候我们谈的数学却是“前数学”。比如说中国古代到底有没有数学?古埃及人在尼罗河三角洲上进行的统计测量,算不算是数学?这里面就会有很多的混淆。

如果按照前面所说,把我们今天所学习的数学叫现代数学,那么中国古代《九章算术》《周髀算经》这样的材料所呈现的就不同于现代数学,应该叫“前数学”。同样的道理,古埃及人在丈量土地的过程中所获得的知识,也应该叫“前数学”。为什么呢?因为它们都是实用技术,完全是为了解决生存层面的实际问题而发明出来的实用性技术。它们的特征是扎根在实际生活之中,目的就是要用一套程序性的办法,来解决实际生活中的问题。我们从中可以学习到日常生活中所涉及的计算重量、大小、长短、体积、密度等等,这些是没有问题的。

但是,我们今天的现代数学不是这样的。如果要寻找现代数学的发展源头,很遗憾,中国没有,我们只能到哪里去找?到古希腊,去找毕达哥拉斯,去找欧几里得的《几何原本》。

我们知道,毕达哥拉斯学派是一个非常神秘的、带有宗教色彩的数学学派。这个学派的追求不是应用数学来解决日常生活中的问题,确切地讲,它是在追问天地宇宙的奥秘,试图用数来解释天地宇宙的奥秘,它关心的是这样一个形而上的哲学问题。如果从实用性的角度讲,毕达哥拉斯学派简直是毫无用处。

欧几里得的《几何原本》也是一样的,它整个的公理化体系,从源头上点、线、面的定义开始,就跟我们的现实生活没有关系,而且跟我们的生活经验是完全相反的。比如说,点是没有大小的,面是没有厚薄的,线是没有粗细的,这样的点、线、面在外面的现实生活中存在吗?不存在的。我们日常生活中,点哪怕再小都是有大小的,线再细都是有粗细的,面再薄也是有厚薄的,但是这些根本就不是欧几里得公理化系统。

从起点处的定义开始,欧几里得创造《几何原本》的目的就不是应用,它遵循自身的逻辑,这种逻辑就是我们一般所谓的“逻辑思维”。通过严格的形式逻辑的计算、推理证明来获得真命题(真理),这是现代数学的特征。

当你获得了这样的数学思维能力,可不可以更好地解决日常生活中某些问题呢?当然可以,这是没有问题的。但是发展数学思维能力是在先的,而不是在后。我觉得很多时候大家会过度强调实际应用,这就背离了现代数学学科的本质,跟数学在历史上的发展方向完全是不吻合的。

我们需要追问的是什么?倾向于实际应用的“前数学”,与远离实用性的现代数学,抽象的、形式化的、理性的数学思维之间,很显然有一道鸿沟。从“前数学”怎么样一步步跨越到现代数学呢?这是我们需要追问的。

从历史发展的角度来讲,如果我们拿着洛阳铲,用考古的方式去追问这个问题,其实是没有意义的,因为根本就没有证据,也没答案。这些问题需要哲学的思维,哲学的思维会帮助我们把这两者的关系打通。这个关系打通之后,我们就能明白,人类历史上的数学家们是怎么样经过一代一代的努力,才一步一步地创造发明出我们今天的数学体系。这就是数学的历史发生学,它背后潜藏的是历史上数学家们的数学思维的发生发展历程。很显然,这个问题在当下的数学教育中被遮蔽了太久,是被大家严重忽视的。

——江子聊数学 问答系列——

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