在一次课程中听到数学方程式为什么用 XYZ做为未知数?
我思故我在的数学观
那这XYZ是谁规定的呢?这是一个中世纪末期的法国数学家,叫做韦达。
韦达是专门研究方程的,高中数学里有一个韦达定理,上完高中的应该还记得?
他当年研究数学的时候,参考的资料跟写下的内容全都是文字化的,而且还都是拉丁文或者希腊文,它是没有任何公式的,全部都是文字叙述。这感觉就有点像现在让咱们学数学不许用任何公式,不许用任何符号,只能用古汉语来描述一个方程的求解过程。
韦达当时就觉得这种效率太低了,他是最早希望用辅音字母来表示已知数,元音字母表示未知数,这样起码能节省很多草稿纸。
接下来,他的老乡,也是他的晚辈,这个晚辈跟费马几乎是同时代的人了,他叫笛卡尔,提出了一个更简单的方法,用排在前面的字母 a、b、c、d、e 作为已知数,排在后面的字母 v、w、x、y、z 这些作为未知数。我们的认知过程也总是从已知到未知,我们读字母的顺序也总是从 a、b、c 到 x、y、z,这一看就明白了,不用跨越两步的思考。
所以,数学这门学科从全都是文字表达、文字叙述到出现字母跟公式,就是从韦达开始发起的,之后人们越用越觉得方便,越觉得爽,到了笛卡尔的时候,能用字母表示就绝不用文字了,哪怕是坐标系也是这样,这就是 x、y、z 为什么作为未知数的解释。
最著名的笛卡尔创立了笛卡尔坐标系,也就是我们现在用的最多的有 x 轴,有 y 轴的那个直角坐标系。有了平面的坐标之后,一次方程、二次方程、三次方程都可以转化为图像了,甚至从前一些纯数学方面的研究,比如像质数分布的稀疏程度,它是不是能从图像上观察出有什么规律啊,还有那些从前是几何图形的东西,我们现在是不是也能把它放在坐标系里去研究呢?比如说一条直线怎么来严格描述它呢?我们用粗糙的语言吗?它是直的就是直线,或者它是非常直的就是直线,或者说它非常特别,超级,无以复加的直这就是直线了。
文学化的、思辨式的语言描述,不论它是法语、英语还是拉丁语,对于想精确描述直线这个需求来说都是无力的。但如果把它放在坐标系里头,我们可以用公式列出直线来,直线就不再是肉眼可见的这个层面上的直了。它是由数值运算逻辑保障下的直,这下直的描述就是非常严格的。
依此类推,像30度角,也是可以通过放在坐标系里来严格地描述它是30度,圆也可以严格地描述成一个圆,这个过程就叫做解析化,所以从他开始诞生了解析几何。
当笛卡尔把这些数学工具后来又用在物理上,更是让现实世界跟数学世界有了更多的对应关系。所有这些研究和思考的背景下,笛卡尔提出了“我思故我在”。
所以当一个人从来没了解过笛卡尔是从哪些想法思维中出现过灵光乍现,把肉眼可见的几何图形按照图形的内在规律构造成一行公式来严格描述这个图形的时候,这个人是没资格对“我思故我在”这种哲学思考发表什么看法的。
如果仅仅只是从语言学的角度分析哲学观点,这种思辨方式多少有些无力,多少有些落后。传统的思辨之所以落后,之所以无力,关键就是因为它脱离了数学。
教育的反思
这个问题我想我们大多数人没有认真想过,我记得上学时我还真问过数学老师,他只是含糊的回答到就是个代号没必要问那么多。
我的好奇心就活生生被以前的考试模式给扼杀在摇蓝里了,我只是知道我们学习数学只是为了考试,很少有人在数学里发现这些美,发现数学里求实求真的科学素养。
感谢科技互相网的发达,我们人人都可以自学查看全世界的知识,接触到各位顶级的科学家,教育家,这些年我的好奇心促一的被弥补了。
有人说:“现在是信息,知识泛滥的时代,这些知识让人产生焦虑”
但是我想说:“知识从来不会让人产生焦虑,人有焦虑无非两个原因,一是我们人类自身渺小,在世又只有短短几十上百年要了解已上亿年的地球同宇宙这无疑是庄子所说“吾生也有涯,而知也无涯 。以有涯随无涯,殆已”。二是我们短短几十年从上千年农耕时代一下跳跃到工业,互联网时代,接下来又是人工智能,区块链,虚拟现实,基因编辑等等中间文化断层十年,这是跃迁从1.0直接到3.0,所以我们的大脑内存思维还没有完全准备好接受这么多的信息去内化,更别说吸收成为自己的又输岀。所有人在这种情况下有不安有焦虑这也属正常。
但是我们就处在这个跨跃的时代,这个变革的时代,认知升级迭代是我们必须要经历的一个台阶。
我们的传统文化以儒学为主,尊师孝道这不可动摇,也不应该动摇,但是否我们在尊重时互相平等,有共同探讨的对话和空间,我想这才是教育最好的诠释,对科学真理的追求。
正如经济学家薛兆丰说:“如果你能在我这里学到了东西,对我最好的奖励就是反过来你也教会我一点东西”。
未来,人和人之间的隔阂应该不是学历、地位、财富、而是认知,认知升级才能向上进阶,创造力是稀缺资源,认知升级也是培养和提高创造力的途径。我们需要“守破离“
“守破离”的思想于禅学,是日本能乐、茶道及武士道的学习方法和思想。具体说来,“守”即是忠于师傅的教诲,“破”是勇敢突破师傅的教诲,“离”是取得自身的发展。三个阶段是依次进行的,最后可以达到独创的境界。18世纪精通茶道的川上不白这样说:“师傅全盘教诲,弟子突破教诲,两者重新合二为一。
重视数学同科学
数学是科学的灵魂,而科学又是技术的源头,技术又是生产力增加、生活条件提升的必要条件。
我们创造,创新的源头就是要去发现数学的美,用数学理性之美去思考,哲思帮我们打开了思维,但天马行空并没有人让我们落地。
温伯格说:“我不需要哲学家指挥如何把哲学用于科学研究本身,就像我们不再由物理学家确定科学发现怎么运用到医学上那样,科学规律发现了以后,在技术上的应用是工程师的事儿,科学研究应当由科学家自主进行,不需要哲学家的参与。”
杨振宁说:“我认为哲学和物理学的关系是单向的,物理学影响哲学,但哲学从来没有影响过现代物理学。”
马斯克波恩说:“我曾努力阅读所有时代的哲学著作,发现了许多有启发性的思想,但是没有朝着更深刻的认识和理解前进。然而,科学使我感觉到稳步前进,我确信,理论物理学是真正的哲学。”
在科学领域做出过成绩的哲学家,都是有双重身份的,他们做出的贡献都是来自于他们数学家、物理学家的身份。
科学中任何结论都是经历最严苛的质疑后才被认可的,因为科学有不断自我纠错的机制。
数学是世界的传统文化
在数学家高斯的传记里有这么一段话,他说:“有一个异乡人在巴黎问当地的人,为什么法国历史上出现了那么多伟大的数学家呢?”这个巴黎人回答:“我们最优秀的人在学习数学”。
后来这个人又有机会见到了法国的数学家的时候,他又问:“为什么法国的数学享誉世界呢?”这个数学家回答:“数学是我们传统文化中最优秀的部分”。
也许有人说法国不是以浪漫,以时尚为主吗?
上图是巴黎时装周,有一个设计师参考了德扎尔格定理做出来的服装。
除此以外,巴黎现在有100多条街道、广场,还有车站,是以数学家的名字命名的,这些人不一定是法国人,但是也都作为纪念写下来了。
除此之外,巴黎大学的命名也是这样的,比如像巴黎第五大学,还有一个名字是笛卡尔大学,南锡大学还有一个名字叫庞加莱大学。
网友评论