数学史话之我们为什么要学数学

(警告:本篇文章长达2300多字,阅读大约需要8分钟!)

数学史话到今天就更新完了,有一个问题一直萦绕在科普君的脑海里,就是我们为什么要学数学。经常碰到一些人会这样问科普君:学数学有用吗?我买菜用得着微积分吗?很多时候,其实他们并不是想要从科普君这里知道答案,这些话只是他们不喜欢数学或者学不好数学而进行的抱怨,所以这时候无论科普君怎么跟他们解释学数学的作用都根本没有意义,因为科普君的解释并不是他们的诉求。鉴于此,科普君就想写篇文章,为那些无论是迷茫于数学学习的人还是鄙视大学教育为自己低下的智力苍白辩解的人做一个初步的解释吧。

学数学有用吗?买菜用得着微积分吗?对于第二个问题,科普君可以很明确地告诉你们:用不着。买菜只要会加减乘除就可以了,如果你是去超市买菜的话,连加减乘除都可以不用会。但是不知道你们是否有过这样的体验:赢了一局即时战略游戏,围棋上屠了对方的大龙,或者在足球场上完成帽子戏法,你们是否有一种酣畅淋漓的感觉,你们是否有一种睥睨一切的豪情。而数学,就是一种要比这些游戏困难一百倍、一千倍,但是所获得的快感也超过千百倍的智力游戏。数学从它诞生的那天开始,就是聪明人的游戏,吸引了无数的智者心甘情愿地沉迷其中,难以自拔。

如果我们将科学比喻为一顶皇冠,那数学无疑是王冠顶上那颗最为耀眼的宝石。这门学科极为古老,甚至可以说是要比语言更早地在原始的人类部落中诞生。但这门学科同时又极为新颖,充满了大量的未知区域。与物理学号称逐步接近终极理论不同,我们在数学上更像是刚进入宝山的孩子,甚至都不知道还有多少没有发现的珍宝埋藏在前方。

与其他的学科相比,数学是一门极其要求天赋的学科。别的任何的学科都是基于观察实际世界而产生的,无论现象多么的光怪陆离,结论多的么颠覆认知,但一切都是构筑在现实的基础之上的,在实验的帮助下,我们可以去验证这些认知,去体会这些现象。但是数学不是,数学极端的抽象性导致了它只能是建立在人类严密的逻辑思维的创造上。这门科学不需要实验验证,而这正是数学最让人觉得困难的地方,因为那些冰冷的公式、神秘的符号、长篇的证明过程,都足以让任何一个人望而却步,它们只存在于人类的逻辑思维中。

数学是一种超越了文化、甚至文明的语言。古希腊的时候,柏拉图在他学院的门口就刻上了"不懂几何者,不得入内"的话。而两千多年后的今天,人类在向最深处的太空发射的飞行器上,搭载了刻着数学符号的黄金盘。如果我们有幸在茫茫宇宙中遇见别的文明,我想数学无疑是最能够进行沟通的一种语言。因为数学是一种超越了一切的存在,对于任何智慧生物来说,数学都应该是一种一致的存在。

我们要感谢从古希腊和古代中国一路走来的数学家们,是他们奠定了基本的数学和几何基础,人们才能够凭着些微的加减乘除过了那么多年。但是人类是永远都不会满足于只会加减乘除的,因为我们还需要智能手机,还需要数字通讯,还需要一切让人更加舒适的产品,而这些都需要数学在后面支撑。

感谢两位伟大的数学家:笛卡尔和牛顿(包括莱布尼茨),给人类带来了不止是加减乘除的新的数学工具,为人类推开新世界的大门铸造好了一把金光闪闪的钥匙。在他们重新定义了数学之后,研究者们就像走出山洞的原始人一样,手里拿着最趁手的工具,开始在这个未知的世界中进行开拓。他们在开荒的过程中,体验着痛苦,也享受着欢乐。

从十七世纪开始,一大批的数学家涌现了出来,近代数学进入了井喷时期和黄金时代,笛卡尔、牛顿、莱布尼茨、欧拉、拉格朗日、拉普拉斯、傅里叶、高斯、柯西、罗巴切夫斯基、阿贝尔、迦罗瓦、黎曼、庞加莱、康托尔、哥德尔、陈省身等一系列数学家,都做出了极大的贡献,将数学从简单的加减乘除发展成为一个无比宏伟的体系,对物理学等实践学科的发展奠定了最重要的基础。

今天,数学依然在蓬勃发展,显示出自己旺盛的生命力。在这门人类理性的最高杰作里,仍存在着很多无解的问题,等待着一代代后来者的征服。在数学的众多分支体系中,最抽象、最核心的一些研究,我们确实还不知道它们的实际意义在哪里,但我们坚信总有一天,这些研究会化为人类征服世界时无法替代的、最有效的武器。

大学需要学习数学吗?那些积分和微分、矩阵和方程确实在实际生活中很少会用到,就算在一些专业领域中使用,其实也有完善的程序来实现它,不需要我们亲力亲为地去计算。可以预见,随着信息技术的更深入发展,大部分人类对于计算的需求会更低,不管你识不识数,懂不懂数学,都不会对你的日常生活带来太严重的影响。

但数学学习依然是需要的。它对我们最有用的,不是教给你如何求导,而是告诉你在一条条漂亮的定理背后,那完美无缺的逻辑思维方式、妙到峰巅的解决问题的方法。这些东西,才是对我们今后的生活最重要的,才是我们学习数学最大的意义所在。在理工科行业里,学数学专业的人是公认可以轻松转任何学科的;这并不是说其他行业都需要去算微积分,而是因为数学的思维方式、解决问题方法是一切理工科的基石。掌握了这个最重要的基础和工具,其他的专业知识更没难度了。

数学也是美的。任意一门学问发展到极致,都会产生自己独特的美感。当我们跟随着康托尔去证明一个个关于无穷的命题时,我们也会深切感受到人的智慧所能达到的极限,体会到用小学生都能看懂的方法和技巧可以作出多么伟大的成就。

数学家们都是如同你我一样的普通人,看起来没有任何不凡之处。他们只是在数学上拥有着超越旁人的天赋,并且甘于平淡,愿意将几年乃至几十年的时间都用来思索同一个问题。在他们走上讲台,写下证明过程的那一刹那,他们才会绽放出超新星一般灿烂的光芒,展现出他们作为数学女神选民所应有的荣耀。那些世俗的物质,与这纯粹而极致的快乐相比,又算得上什么呢?

向所有伟大的数学家们致敬!

感谢知乎用户:海上钢琴师

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