數學史話之我們為什麼要學數學

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數學史話之我們為什麼要學數學

數學史話到今天就更新完了,有一個問題一直縈繞在科普君的腦海裡,就是我們為什麼要學數學。經常碰到一些人會這樣問科普君:學數學有用嗎?我買菜用得著微積分嗎?很多時候,其實他們並不是想要從科普君這裡知道答案,這些話只是他們不喜歡數學或者學不好數學而進行的抱怨,所以這時候無論科普君怎麼跟他們解釋學數學的作用都根本沒有意義,因為科普君的解釋並不是他們的訴求。鑑於此,科普君就想寫篇文章,為那些無論是迷茫於數學學習的人還是鄙視大學教育為自己低下的智力蒼白辯解的人做一個初步的解釋吧。

學數學有用嗎?買菜用得著微積分嗎?對於第二個問題,科普君可以很明確地告訴你們:用不著。買菜只要會加減乘除就可以了,如果你是去超市買菜的話,連加減乘除都可以不用會。但是不知道你們是否有過這樣的體驗:贏了一局即時戰略遊戲,圍棋上屠了對方的大龍,或者在足球場上完成帽子戲法,你們是否有一種酣暢淋漓的感覺,你們是否有一種睥睨一切的豪情。而數學,就是一種要比這些遊戲困難一百倍、一千倍,但是所獲得的快感也超過千百倍的智力遊戲。數學從它誕生的那天開始,就是聰明人的遊戲,吸引了無數的智者心甘情願地沉迷其中,難以自拔。

如果我們將科學比喻為一頂皇冠,那數學無疑是王冠頂上那顆最為耀眼的寶石。這門學科極為古老,甚至可以說是要比語言更早地在原始的人類部落中誕生。但這門學科同時又極為新穎,充滿了大量的未知區域。與物理學號稱逐步接近終極理論不同,我們在數學上更像是剛進入寶山的孩子,甚至都不知道還有多少沒有發現的珍寶埋藏在前方。

與其他的學科相比,數學是一門極其要求天賦的學科。別的任何的學科都是基於觀察實際世界而產生的,無論現象多麼的光怪陸離,結論多的麼顛覆認知,但一切都是構築在現實的基礎之上的,在實驗的幫助下,我們可以去驗證這些認知,去體會這些現象。但是數學不是,數學極端的抽象性導致了它只能是建立在人類嚴密的邏輯思維的創造上。這門科學不需要實驗驗證,而這正是數學最讓人覺得困難的地方,因為那些冰冷的公式、神秘的符號、長篇的證明過程,都足以讓任何一個人望而卻步,它們只存在於人類的邏輯思維中。

數學是一種超越了文化、甚至文明的語言。古希臘的時候,柏拉圖在他學院的門口就刻上了"不懂幾何者,不得入內"的話。而兩千多年後的今天,人類在向最深處的太空發射的飛行器上,搭載了刻著數學符號的黃金盤。如果我們有幸在茫茫宇宙中遇見別的文明,我想數學無疑是最能夠進行溝通的一種語言。因為數學是一種超越了一切的存在,對於任何智慧生物來說,數學都應該是一種一致的存在。

我們要感謝從古希臘和古代中國一路走來的數學家們,是他們奠定了基本的數學和幾何基礎,人們才能夠憑著些微的加減乘除過了那麼多年。但是人類是永遠都不會滿足於只會加減乘除的,因為我們還需要智能手機,還需要數字通訊,還需要一切讓人更加舒適的產品,而這些都需要數學在後面支撐。

感謝兩位偉大的數學家:笛卡爾和牛頓(包括萊布尼茨),給人類帶來了不止是加減乘除的新的數學工具,為人類推開新世界的大門鑄造好了一把金光閃閃的鑰匙。在他們重新定義了數學之後,研究者們就像走出山洞的原始人一樣,手裡拿著最趁手的工具,開始在這個未知的世界中進行開拓。他們在開荒的過程中,體驗著痛苦,也享受著歡樂。

從十七世紀開始,一大批的數學家湧現了出來,近代數學進入了井噴時期和黃金時代,笛卡爾、牛頓、萊布尼茨、歐拉、拉格朗日、拉普拉斯、傅里葉、高斯、柯西、羅巴切夫斯基、阿貝爾、迦羅瓦、黎曼、龐加萊、康托爾、哥德爾、陳省身等一系列數學家,都做出了極大的貢獻,將數學從簡單的加減乘除發展成為一個無比宏偉的體系,對物理學等實踐學科的發展奠定了最重要的基礎。

今天,數學依然在蓬勃發展,顯示出自己旺盛的生命力。在這門人類理性的最高傑作裡,仍存在著很多無解的問題,等待著一代代後來者的征服。在數學的眾多分支體系中,最抽象、最核心的一些研究,我們確實還不知道它們的實際意義在哪裡,但我們堅信總有一天,這些研究會化為人類征服世界時無法替代的、最有效的武器。

大學需要學習數學嗎?那些積分和微分、矩陣和方程確實在實際生活中很少會用到,就算在一些專業領域中使用,其實也有完善的程序來實現它,不需要我們親力親為地去計算。可以預見,隨著信息技術的更深入發展,大部分人類對於計算的需求會更低,不管你識不識數,懂不懂數學,都不會對你的日常生活帶來太嚴重的影響。

但數學學習依然是需要的。它對我們最有用的,不是教給你如何求導,而是告訴你在一條條漂亮的定理背後,那完美無缺的邏輯思維方式、妙到峰巔的解決問題的方法。這些東西,才是對我們今後的生活最重要的,才是我們學習數學最大的意義所在。在理工科行業裡,學數學專業的人是公認可以輕鬆轉任何學科的;這並不是說其他行業都需要去算微積分,而是因為數學的思維方式、解決問題方法是一切理工科的基石。掌握了這個最重要的基礎和工具,其他的專業知識更沒難度了。

數學也是美的。任意一門學問發展到極致,都會產生自己獨特的美感。當我們跟隨著康托爾去證明一個個關於無窮的命題時,我們也會深切感受到人的智慧所能達到的極限,體會到用小學生都能看懂的方法和技巧可以作出多麼偉大的成就。

數學家們都是如同你我一樣的普通人,看起來沒有任何不凡之處。他們只是在數學上擁有著超越旁人的天賦,並且甘於平淡,願意將幾年乃至幾十年的時間都用來思索同一個問題。在他們走上講臺,寫下證明過程的那一剎那,他們才會綻放出超新星一般燦爛的光芒,展現出他們作為數學女神選民所應有的榮耀。那些世俗的物質,與這純粹而極致的快樂相比,又算得上什麼呢?

向所有偉大的數學家們致敬!

感謝知乎用戶:海上鋼琴師


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