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歷史T型臺上的數(shù)學(xué)

來源:小學(xué)數(shù)學(xué)專業(yè)網(wǎng) 2008-03-12 11:32:30

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  近代科學(xué)起源于西方,確切地說是源于數(shù)學(xué)和實(shí)驗(yàn)方法在科學(xué)研究中的確立。那么到底數(shù)學(xué)在西方文化中的地位如何呢?莫里斯·克萊因(Morris Kline)的《西方文化中的數(shù)學(xué)》(Mathematics in Western Culture)給我們清晰地描繪了這一畫卷。本書的目的就是為了闡明這樣一個(gè)觀點(diǎn):“在西方文明中,數(shù)學(xué)一直是一種主

  要的文化力量。……作為理性精神的化身,數(shù)學(xué)已經(jīng)滲透到了以前由權(quán)威、習(xí)慣、風(fēng)俗所統(tǒng)治的領(lǐng)域,而且取代它們成為思想和行動的指南。最為重要的是,作為一種寶貴的、無可比擬的人類成就,數(shù)學(xué)在使人賞心悅目和提供審美價(jià)值方面,至少可以與其他任何一種文化門類媲美!

  克萊因是美國著名的應(yīng)用數(shù)學(xué)家、數(shù)學(xué)教育家、數(shù)學(xué)史家和數(shù)學(xué)哲學(xué)家。他的代表作《古今數(shù)學(xué)思想》(Mathematical Thought form Ancient to Modern Times,1972)被譽(yù)為:“就數(shù)學(xué)史而論,這是迄今為止最好的一本!痹谠敿(xì)介紹《西方文化中的數(shù)學(xué)》這本經(jīng)典著作之前,我認(rèn)為有必要介紹一下克萊因的數(shù)學(xué)哲學(xué)思想。在數(shù)學(xué)本體論———即數(shù)學(xué)概念是否反映客觀實(shí)在———的問題上,克萊因明確反對數(shù)學(xué)研究對象是一種獨(dú)立于人類認(rèn)識的客觀存在的觀點(diǎn)。他最大的理由是認(rèn)為數(shù)學(xué)可以自由創(chuàng)造,比如n維幾何空間只是滿足一種普遍性的需求,并非一定要與客觀實(shí)在相符合。而科學(xué)探究物質(zhì)世界的客觀真理,因此他并不主張把數(shù)學(xué)包含在科學(xué)之中。

  就我的看法,作者其實(shí)是按照兩條線索來展示數(shù)學(xué)與西方文明關(guān)系的。其中一條是數(shù)學(xué)史線索,這一條是不可回避的,因?yàn)椤皻v史的順序碰巧與這門學(xué)科的邏輯發(fā)展有著驚人的一致性,并且歷史方法亦是考察思想如何產(chǎn)生、是什么激發(fā)了對這些思想的研究,以及這些思想是如何影響其他領(lǐng)域的最合適的方法!绷硪粭l線索是文化線索,作者闡述的是數(shù)學(xué)與哲學(xué)、繪畫、美術(shù)、音樂、建筑等文化門類的錯綜復(fù)雜的關(guān)系,并著重描述了數(shù)學(xué)是如何影響西方文明進(jìn)程的。下面我按這兩條線索一一介紹。

  第一條線索作者從原始文明談起,數(shù)系的產(chǎn)生其實(shí)就是科學(xué)的開端。接著談到“數(shù)學(xué)精神的誕生”,作者認(rèn)為古希臘人奉獻(xiàn)給人類好的禮物便是數(shù)學(xué)。此后經(jīng)過近千年的“停滯時(shí)期”(指中世紀(jì))迎來了“數(shù)學(xué)精神的復(fù)興”,在“數(shù)學(xué)精神的復(fù)興”一章中,作者提出了一種不同與我們現(xiàn)在普遍認(rèn)同的觀點(diǎn):“許多人把現(xiàn)代科學(xué)的興起歸因于大規(guī)模地引入實(shí)驗(yàn),并且認(rèn)為數(shù)學(xué)只不過是一種偶爾有用的工具。像上面所描述的真實(shí)情況,實(shí)際上被他們完全顛倒了!倍笏痔岬剑骸霸诂F(xiàn)代科學(xué)的形成時(shí)期,不僅數(shù)學(xué)理論高于實(shí)驗(yàn)、支配實(shí)驗(yàn),而且尤其特別的是,實(shí)驗(yàn)方法在當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是反科學(xué)的。……文藝復(fù)興時(shí)期以后不久,實(shí)驗(yàn)主義者和唯理論者認(rèn)識到,他們所追求的目標(biāo)是相同的,因此他們最終聯(lián)合起來了!逼鋵(shí),大家對此觀點(diǎn)是不用吃驚的,作者講到的“最終聯(lián)合”就是我們現(xiàn)在認(rèn)為的近代科學(xué)的特征,只不過作者認(rèn)為數(shù)學(xué)是近代科學(xué)的第一標(biāo)簽罷了。之后,作者毫不吝嗇地把筆墨傾注在了牛頓革命時(shí)代,這的確也是一個(gè)“激動人心”年代。作者評價(jià)說:“17、18世紀(jì)數(shù)學(xué)創(chuàng)造最偉大的歷史意義是———它們?yōu)閹缀鯘B透到所有文化分支中的理性精神注入了活力!睌(shù)學(xué)范式的再一次轉(zhuǎn)變到了19世紀(jì)初葉,高斯、羅巴切夫斯基(Nicholas Lobatchevsky)、鮑耶各自獨(dú)立地創(chuàng)立了非歐幾何。作者對此給予了很高評價(jià):“在整個(gè)思想史中,從來沒有發(fā)生過具有如此強(qiáng)烈影響的事件!蹦敲捶菤W幾何到底對數(shù)學(xué)產(chǎn)生了怎樣的影響呢?作者認(rèn)為,非歐幾何的創(chuàng)立“使得數(shù)學(xué)擺脫了與現(xiàn)實(shí)的緊密聯(lián)系,使數(shù)學(xué)自身從科學(xué)中分離出來了,就如同科學(xué)從哲學(xué)中分離出來,哲學(xué)從宗教中分離出來,宗教從萬物有靈論和迷信中分離出來一樣!痹诖耍髡咭昧丝低袪柕脑挕皵(shù)學(xué)的本質(zhì)就在于它的充分自由”再一次表明了自己的數(shù)學(xué)哲學(xué)思想。

  第二條線索作者涉及到了宏大的背景,他把數(shù)學(xué)當(dāng)作了一位雕塑家,把整個(gè)西方文明當(dāng)作了一塊大理石,經(jīng)過這位雕塑家在這塊大理石上的精心雕琢,西方文明的塑像從不同視角完整地展現(xiàn)在了我們面前。在講到希臘人把數(shù)學(xué)抽象化的貢獻(xiàn)中,作者過渡到了藝術(shù):“古典時(shí)期希臘人的雕塑,并不注重個(gè)別的男人和女人,而是注重理想模式,這種理想化加以擴(kuò)展以后,就導(dǎo)致了身體各個(gè)部位比例的標(biāo)準(zhǔn)化!弊髡哂纱苏劦浇ㄖ骸叭缤瑢⒌窨虡(biāo)準(zhǔn)化一樣,希臘人使他們的建筑也標(biāo)準(zhǔn)化了。他們簡樸的建筑總是呈長方形,甚至長、寬、高的比例都是確定的!痹谥v到文藝復(fù)興時(shí)期繪畫和數(shù)學(xué)的關(guān)系時(shí),指出了當(dāng)時(shí)藝術(shù)家轉(zhuǎn)向數(shù)學(xué)的原因是由于他們深受復(fù)興的希臘哲學(xué)的影響,即“數(shù)學(xué)是真實(shí)的現(xiàn)實(shí)世界的本質(zhì),宇宙是有秩序的,而且能按照幾何方式明確地理性化。”此外,作者結(jié)合當(dāng)時(shí)的歷史情況指出文藝復(fù)興時(shí)期的藝術(shù)家必然地愛好數(shù)學(xué),是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的藝術(shù)家必然地充當(dāng)了建筑家、工程師甚至武器專家的社會角色。如果我問你,為什么17、18世紀(jì)盛行散文而不流行詩歌?你也一定不會想到是由于數(shù)學(xué)的影響吧。但歷史偏偏愛開玩笑,數(shù)學(xué)也的確影響了文學(xué)的進(jìn)程。不過,這些有趣的知識我在這兒“吝嗇”一次,我真的怕自己在此講不好而毀了克萊因先生的“牌子”。

  如果你認(rèn)為現(xiàn)在的追星族瘋狂的話,其實(shí)不必大驚小怪,歷史上有比他們更瘋狂的。你可知道17、18世紀(jì)數(shù)學(xué)創(chuàng)造的理性神話瘋狂地滲透了幾乎所有的文化領(lǐng)域,簡直到了“言必稱數(shù)學(xué),事必求證明”(本人語)的地步。在19世紀(jì),法國數(shù)學(xué)家傅立葉(B.J.B.Joseph Fourier)證明了所有的聲音都可以用數(shù)學(xué)方式進(jìn)行全面描述,他并且能把音樂樂句表示成數(shù)學(xué)的形式。那么,我們便可以說數(shù)學(xué)是人類最偉大的創(chuàng)造了,因?yàn)橐魳返谋举|(zhì)也是數(shù)學(xué)。于是,“鑒于數(shù)學(xué)對音樂思想的產(chǎn)生、再現(xiàn)做出的貢獻(xiàn)如此之大,現(xiàn)代音樂愛好者顯然應(yīng)該把傅立葉的功勞看作與貝多芬同樣偉大”這也絲毫不是什么夸張。在倫理學(xué)領(lǐng)域,你以為可以松一口氣了吧,恰恰相反,被譽(yù)為“道德世界里的牛頓”———邊沁(Bentham)當(dāng)時(shí)力圖用數(shù)學(xué)的方式去衡量快樂和痛苦。盡管我們知道這是近代機(jī)械主義盛行的一種表現(xiàn),但我認(rèn)為這種理性主義的伸張的確代表了這一學(xué)科前進(jìn)的方向。因?yàn)槔硇灾髁x使得倫理學(xué)擺脫了宗教教義,從天國回歸到了人間。

  盡管克萊因在書中呈現(xiàn)了數(shù)學(xué)在西方文明中的突出地位,但他并不認(rèn)為數(shù)學(xué)是萬能的。因?yàn)椤叭祟愂且环N有理性的動物。人的理性僅僅是動物性的一種修飾,因?yàn)槿说挠、感情與本能只是其動物性的一部分,它們常常與理性發(fā)生沖突,理性既不能引導(dǎo)也不能控制人的行為!

  除了書中豐富的內(nèi)容、新鮮的史料外,作者散文般的寫作風(fēng)格絕對是這本書經(jīng)典的重要原因。當(dāng)我掩卷而思,思維中數(shù)學(xué)的音符在腦海中激烈地跳動,揮之不去,棄之不絕,不由地感慨:克萊因啊,你的書讓我的思維著了“邪”,我卻還得向你道聲謝謝?!

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