数学的起源(什么是数学文化)
数学这门学科,一直以来都是以系统、逻辑、精确、严谨的形象呈现在世人面前。当我们描述和解决一个与数学相关的问题时,我们所追求或得到的结果必须是准确无误的。甚至在运用数学知识解决问题的过程中,无论是语言的表达还是论证,都需要有理有据的论证。
然而,这是数学的伟大和吸引人的特点之一。当我们解决问题时,新的知识理论就会形成。同时,在解决问题的过程中又会产生新的问题,不断推动数学向前发展。从某种角度来说,问题解决促进了数学的形成和发展。
一个问题的出现,意味着事物内部存在矛盾,或者事物之间存在矛盾,而这些矛盾的斗争或解决,需要数学的本质。
所以,从某种意义上说,学习数学就是学习如何解决问题,最终解决矛盾。
如著名的费马大定理:当整数n > 2时,关于x,y,z y,z的不定方程xn+ yn= zn没有正整数解。
在早期数学家手中,他们能够证明费马大定理在特殊情况下成立,比如n=3,4,5,6等。,但是整数的个数是无限的,要一一证明是非常不现实的。即使你能连续证明费马大定理从n=3到大整数都成立,你也可能遇到更大的整数使定理不成立,甚至这样的整数也可能有多种情况。
这时,所有数学家最重要的任务就是如何用有限的步骤解决无限的问题,也就是用一个完整的有限的步骤证明费马大定理的成立。
进入20世纪后,随着计算机技术的不断发展,数学家们虽然可以借助计算机证明大量的费马大定理,但最终需要将无穷多个整数化简为有限步证明的情况。没有证明的有限步过程,所谓的计算机证明只是一个特例。
因此,所有的数学家和科学家都意识到,解决数学问题总是需要解决“有限与无限”的矛盾。只要一个数学问题存在“无穷大”,那么我们就需要主动去解决它。可以说,这也是推动数学发展的根源之一。
费马大定理的提出和求解用了近三个世纪,无数数学家参与其中。比如通过黎曼、莫德尔等众多数学家的后续工作,费马大定理与代数曲线上的有理点(坐标为有理数的点)联系起来。这些转变促进了数学相关领域的发展和费马大定理的证明过程。
英国青年数学家怀尔斯利用前人发展的椭圆函数理论及其研究成果,最终证明了费马大定理。
费马大定理的证明不仅为我们提供了解决“有限与无限”矛盾的启示,也提醒世人,要解决问题,有时需要一些转化,比如将未解决的问题转化为已知或容易解决领域的新问题。
所以数学家在处理问题的时候,会进行加工和创造,形成新的知识理论等等。比如早期人类发明自然数后,在一定程度上解决了现有的问题,但随着社会和贸易的不断发展,就陷入了负债。这时,为了更好地解决新问题,人们必须创造出像0和负数这样的知识概念。
有理数、无理数、实数、复数等一系列知识的出现,是由于当时社会发展过程中不断出现新的矛盾和问题。人们在解决这些问题的过程中创造了新的知识理论。
数学史上最著名的矛盾应该属于“三次数学危机”。前两次数学危机已经成功解决,但第三次数学危机还没有完全解决。
第三次数学危机主要是 *** 论边缘悖论的发现,整个数学王国本质上是以 *** 论为基础的, *** 论已经渗透到数学的许多分支。因此, *** 论中悖论的发现,自然引发了对整个数学基本结构有效性的质疑。
说白了,当我们承认无限 *** 和无限基数的时候,就需要解决“有限和无限”的矛盾,否则很多数学问题就会随之而来,这就是第三次数学危机的实质。
数学的追求是解决矛盾和问题。说白了就是为了避免矛盾。但是,不矛盾是什么意思?从逻辑上看,存在就是合理的,不存在矛盾,但这只是形式逻辑的规律。但是,数学需要解决的并不是形式逻辑那么简单,因为需要证明“无限”不矛盾,而形式逻辑只是从有限的人类经验中推导出来的。
第三次数学危机虽然表面上解决了,但它以其他形式存在于数学中。我们不能把所有被认为矛盾的 *** 论都扔掉,因为它们在某些领域起着非常重要的作用。
数学从来不害怕矛盾和问题,因为随着矛盾和问题的解决,它可以给数学等领域带来很多新的知识内容和认知,甚至给人类社会带来革命性的变化。
比如,在过去的两个世纪里,无论是数学的知识和成就,还是对事物的理解程度,都比前几个世纪多。尤其是第二次世界大战后,包括数学在内的许多学科都经历了一次爆炸式的快速发展,许多新的成果层出不穷。
自 *** 论诞生以来,现代数学创造了抽象代数、拓扑学、泛函分析、测度论等重要的数学分支,尤其是传统的代数几何、微分几何、复分析等。比如代数数论,经过很多数学家的不断改进,已经非常完善。
很多时候,一个问题的解决会丰富相关的知识和理论,甚至产生新的问题,这是学习和研究数学的要义之一。
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