爲什麼說數學不是科學?

為什麼說數學不是科學?

在《聽說數學大師丘成桐篤信風水》一文中,我談到數學是科學的工具,但是數學並不是科學。有不少讀者感到很疑惑。我們平時都把數學當成科學的一個學科,數學家也經常被當成科學家,例如科學院裡就有不少院士是數學家,為什麼你要說數學不是科學呢?平時大家把數學當成科學的一個分支,是因為數學和科學的密切關係,很多數學家同時也在做物理、化學、生物學方面的研究,反過來,科學研究基本上也離不開數學。有的數學家同時是物理學家,有的物理學家同時是數學家,例如牛頓,他當然是數一數二的物理學家,由於他發明了微積分,也經常被說成是最偉大的數學家之一。但是數學和科學的關係再密切,也不等於它就是科學。

數學和科學在某些方面存在很大的不同。我們先來看研究的對象。科學研究的是自然現象,是可以用各種手段觀察的。數學研究的是數字和圖形,尋找的是很抽象的規律,跟自然現象並沒有直接的關係,雖然有時候數學的研究成果有助於我們理解自然現象,或者反過來,自然現象能給數學研究啟發,但是並不是都是這樣的。數學,特別是純數學,是自成一個體系的,可以跟自然界不發生任何關係。

我們再來看研究的方法。科學最主要的特徵就是它的研究方法,也就是科學方法,通過觀察建立假說,然後用新的觀察來驗證假說。科學是通過實證的方法來證明一個結論的,它最看重的是證據,在證據的基礎上進行推理。有足夠的證據就可以得出結論,證據越多,結論就越可靠。數學證明則是要完全通過邏輯推理來進行的,不用尋找證據,有證據最多隻是可以用來建立猜想,對證明沒有任何幫助。例如,我們可以找到無數的例子表明勾股定律的正確性,但是舉再多的例子也不能證明勾股定律,勾股定律需要通過邏輯推理來證明。所以科學是實證,是證據加邏輯,而數學是純邏輯推理。

最後,我們再來看看結論的可靠性。科學既然是通過尋找證據來證明的,而證據往往是無法窮舉的,因此科學的結論往往也就不能保證是絕對正確的,一旦找到相反的證據,結論就可能被推翻,或者要做出修正。所以科學是一個不斷完善的過程。各個科學結論的可靠程度是不一樣的,取決於證據的多少,證據越多,越可靠。證據不那麼多的,就沒那麼可靠,就會有爭議。數學則不然。數學定理是通過邏輯推理證明的,一旦被證明了,只要推理過程沒有漏洞,它就是絕對正確的,永遠不可能被推翻了。所有數學定理的可靠程度都是一樣的,都是絕對正確的,都不會有任何爭議。所以科學和數學不一樣,它不是絕對正確的,至多隻能說是相對正確。有人可能因此對科學不滿。其實科學的魅力正在於它不是絕對正確的,因此才能夠不斷地進步。

2018.6.29


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