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浙大教授蔡天新:数学是人类文明的一面镜子

中信出版

2024-04-18 04:26 广东

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以下文章来源于启真新论 ,作者浙江大学

本文作者:蔡天新,浙江大学数学科学学院教授

1829年,26岁的挪威青年 阿贝尔 死于营养不良和肺病,却依然是19世纪乃至人类历史上最伟大的数学家之一。阿贝尔是第一个扬名世界的挪威人,他取得的成就激发了同胞们的才智。

在阿贝尔去世前一年,挪威诞生了戏剧家易卜生,接下来出生的有作曲家格里格、艺术家蒙克和探险家阿蒙森,每一位都蜚声世界。

拙作《数学简史》对阿贝尔有较为详细的描述,书中还谈到他的晚辈同胞 索菲斯·李 (Lie),21世纪的两个重要数学分支——李群和李代数均得名于他。

《数学简史》简体版

1872年,德国数学家 F·克莱因 发表了埃尔兰根纲领,试图用群论的观点统一几何学乃至整个数学,所依赖的正是李的工作。

奥地利人 维特根斯坦 也与挪威结缘,他是20世纪最有数学意味的哲学家。

任职剑桥大学期间,维特根斯坦在挪威西部乡间盖了一间小木屋,经常从英国跑到那里度假思索,有时一住就是一年,他死后出版的代表作《哲学研究》(1953)便是在小木屋里开始构想的。

从以上叙述中或许已看出,《数学简史》的写作风格和宗旨是,既不愿错过任何一位伟大数学家和任何一次数学思潮,以及由此产生的内容、方法,也不愿放弃任何可以阐述数学与其他文明相互交融的机会。

《数学简史》英文版

这是一部没有蓝本可以参照的书,最接近的同类著作是美国数学史家 M·克莱因 的《西方文化中的数学》(1953)。

可是,克莱因的著作讨论的范围被“西方”和“文化”两个词限定了,我们却不得不考虑整个人类的历史长河,涉及的领域也更为宽泛。如同英国哲学家怀特海所言,“ 现代科学诞生于欧洲,但它的家却是全世界。

从写作方式来看,尽管存在着多种可能性,主要面临的选择却只有两个,即是否把数学史作为一种写作线索。

克莱因的著作虽以时间为主线(他的另一部力作《古今数学思想》也是如此),却以每章一个专题的形式来讲述数学与文化的关系。

显而易见,克莱因既精通数学,又熟知古希腊以来的西方文化(主要是古典部分),作者认为这方面已经很难超越了。况且,他的书早已有了中文版。

《数学简史》俄文版

不过,通过阅读克莱因的著作,我们不难发现,他假设的读者对象是数学或文化领域的专家。

而本书的读者对象更为宽广,他们可能只学过初等数学或简单的微积分,也许对数学的历史及其与其他文明的关系所知不多,对数学在人类文明的发展历程中扮演的重要角色认识不足,尤其是,对现代数学与现代文明(比如现代艺术)的渊源缺乏了解。这样一来,就留出了写作空间。

数学与科学、人文的各个分支一样,都是人类大脑进化和智力发展进程的反映。它们在特定的历史时期必然相互影响,并呈现出某种相通的特性。在按时间顺序讲述不同地域文明的同时,我们先后探讨了数学与各式各样文明之间的关系。

例如,埃及和巴比伦的数学来源于人们生存的需要,希腊数学与哲学密切相关,中国数学的活力来自历法改革,印度数学的源泉始于宗教,而波斯或阿拉伯的数学与天文学互不分离。

《数学简史》韩文版

文艺复兴是人类文明进程的一个里程碑,这个时期的艺术推动了几何学的发展,到了17世纪,微积分的产生解决了科学和工业革命的一系列问题,而18世纪法国大革命时期的数学涉及力学、军事和工程技术。

19世纪前半叶,数学和诗歌几乎同时从古典进入现代,其标志分别是非交换代数和非欧几何学的诞生,爱伦·坡和波德莱尔的出现,进入20世纪以后,抽象化又成为数学和人文学科的共性。

数学中的抽象以集合论和公理化为标志,与此同时,艺术领域则出现了抽象主义和行动绘画,而哲学与数学的再次交汇产生了现代逻辑学,并诞生了维特根斯坦和哥德尔定理。

更有意思的,数学的抽象化不仅没有使其束之高阁,反而得到意想不到的广泛应用,尤其在理论物理学、生物学、经济学、电子计算机和混沌理论等方面。由此可见,这是符合历史潮流和文明进程规律的。尽管如此,数学天空的未来并非一片晴朗。

《数学简史》繁体版

对现代数学和现代文明的比较分析和阐释,是作者多年数学研究和写作实践的思考、总结。

至于古典部分,我们也着力发现有现代意义的亮点。比如,谈到埃及数学时,我们重点介绍了“埃及分数”这个既通俗易懂又极为深刻的数论问题,它甚至仍然困扰着21世纪的数学家。

又如,巴比伦人最早发现了毕达哥拉斯定理,同时知道了毕达哥拉斯数组,这一结果也是一千多年以后兴起的希腊数学和文明的代表性成就,却与20世纪末的热点数学问题——费尔马大定理——相联系。

不用讳言,与西方学者撰写的同类著作相比,我们对东方数学有所偏重。

把时间作为一个重要考量,在长达将近一千年的中世纪,西方的数学几乎停滞不前,而东方包括印度、阿拉伯和波斯,尤其是中国,取得了长足的进步,因此东方数学的比例相对较高。

正如数学史家王涛博士在有关本人写作的一篇批评文章中指出的,“ 数学是人类文明的一面镜子 ”。

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