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科學家是怎樣認識數學的

圖文 更新时间:2024-09-02 18:26:41

-數學之所以很幸運地成為希臘人的第一類知識,所有的人都要學的粗略知識,在于它本來的意思就是可學可教的,就是說你本來就懂這東西。

上一期我們提到,希臘的科學是一種自由的科學。那在古代希臘時期所謂的科學都有哪些類型呢?

至少有兩大類型,第一個叫作“數學”,第二個叫“哲學”。一般來講, 希臘人以18歲劃界的話,18歲以前都要學數學,18歲以後要學哲學。哲學是高階科學,數學是初階的科學,今天我們就講一講希臘的數學的基本内容,它如何體現希臘這種自由科學的品質。

“數學”的定義

可教可學

“數學”一詞來自于希臘文,它并不像我們今天所說的,數學就是和數字有關系,它的意思是“可教可學”。這個詞很古怪,希臘的青少年首先學的一門課,意思居然是可教可學的東西,那為什麼要強調這個“可教可學”呢?這個是希臘人就這個學習這件事情,一直有的一個糾結點。

“可教可學”的來源

在蘇格拉底以前,智者學派裡曾經有一個廣泛流傳的學習悖論,是這麼說的,你學一樣東西,究竟對這個東西懂還是不懂?如果懂,就沒必要學。如果不懂,又怎麼學得會呢?柏拉圖對此有一個明确的回答,他認為,我們隻能學習那些本來就懂的東西,因為如果我們根本就不懂,是學不會的,之所以懂還要學,是因為我們本來是懂的,但是後來給忘了。

因此所謂學習不過就是回憶而已,回憶起我們的靈魂曾經懂的東西,所以強調學習就是回憶。這是柏拉圖一個很重要的思想,這個思想今天看來很荒謬,如果從一種經驗心理學意義上說,也是很荒謬的,誰會本來就懂然後忘掉了。

科學家是怎樣認識數學的(為什麼數學是科學的入門)1

(圖)柏拉圖的宴會局部我們一直尋找的,卻是自己原本早已擁有的;我們總是東張西望,唯獨漏了自己想要的

“可教可學”的内在意義

但是它如果從一種哲學意義上講的話,就很深刻了,這句話無非是說,所有能成為我們人類的知識的東西,它一定是在一種先天意義上,為我們人類所能夠理解和掌握的東西。如果我們人類根本就沒法理解和掌握的東西,那是不可能成為我們知識的對象。

為什麼希臘人強調“數學”?

數學之所以很幸運地成為希臘人的第一類知識,所有的人都要學的粗略知識,在于它本來的意思就是可學可教的,就是說你本來就懂這東西。

對希臘人來講,數學就是所謂的人盡皆知的,本來就懂的那些東西。所以我們看到希臘人之所以強調數學,不是我們今天想象的那樣,對計算的愛好以及計算能力的追求,而是說我們本質上隻能學習那些我們本來就能夠學習的東西,這是強調知識的内在性,強調作為科學,它具有内在特征。内在特征的意思就是說,它自己決定自己,自己能推出自己

希臘“數學”的内容

希臘“數學”的門類

那麼希臘的數學,既然是這樣的話,它怎麼個學法呢?我們知道希臘數學有四大門類

  • 第一個門類叫作算術;
  • 第二個門類叫作幾何;
  • 第三個門類叫作音樂;
  • 第四個門類叫作天文。

音樂和天文為什麼也算在“數學”内

算術、幾何、音樂、天文,這四門學科都稱之為“數學學科”,在我們今天看來很古怪,算術幾何,當然是歸到數學裡去,那為什麼音樂和天文也規定進去了呢?那我們就要重新理解希臘人對數學的定義了,他的意思就是說這四門,其内容是我們人類本來就熟悉的。因此我們不但有數數,辨數的能力,也有辨别形狀和了解形狀之間關系的能力,同時我們也本來就擁有體會和諧音樂的能力。

科學家是怎樣認識數學的(為什麼數學是科學的入門)2

畢達哥拉斯在對整數比值和音符高低之間的的關系做研究

如果一個人不能夠懂得音樂之間是否和諧,聽不出嘈雜和和美妙,那麼你這個人就算不上是個人,就不知好歹了,也就失去了鑒别能力。 天文學也是一樣的,它之所以是數學,說的是天體之間的這樣一些關系,也是我們人本來就能夠看懂的。所以數學在希臘人那裡,扮演的角色,其實就是跟剛才講的自由的科學,是一脈相承的。

希臘的“算數”

“算數”的内容

那麼這一講,我們就先嘗試談一談“算數”。希臘的算術,在今天,跟我們計算也有關系,但其實在希臘時期,跟計算沒有任何關系。希臘人另外有一門學科,是管計算的,接近千我們中國古代的算數,是專門研究計算的。比方說“5 3=8,8×3=24”,這是計算類的,它并沒有被希臘人看作是每個人都必須學的。相反每個人都必須學的算數,它講的不是計算,講的應該是數之間的關系和道理,我們把它譯成數理學大概是更準确的,現在也有人把它譯成數論,它是研究數的。

科學家是怎樣認識數學的(為什麼數學是科學的入門)3

(圖)《白銀帝國》中,賬房先生把算盤接成一圈,計算年終分紅。跟希臘人不同,中國人更偏向千實用的計算

“算數”的根源

那麼研究數,它有個什麼講究呢?希臘的這個算數,它根源于畢達哥拉斯學派。畢達哥拉斯這個人也是一個神人,他在古代世界創辦了一個集科學、哲學、宗教、政治,四位一體的這麼一個組織。這個組織成員都信奉畢達哥拉斯所說的,數即萬物,萬物即數,這樣的哲學信念,他也秉承某些很神秘的宗教信念。比方說圓是最完美的,所以黃豆不能吃之類的這些思想。他們當然也是一些有政治抱負的人,所以畢達哥拉斯學派造就了希臘的算術傳統,那麼畢達哥拉斯搞算數,搞什麼呢?

畢達哥拉斯的“算數”研究

剛才說了他并不搞計算,他主要做的事情是研究數之間的關系,他研究事物的分類體系,研究不同的數之間如何能夠達成這樣一種和諧的比例關系,有點像我們古代的數秘術。

但是,我們的數秘術更多的是講破解,比方說這個數意味着什麼,那個數意味着什麼。所以,我們中國的數秘術在占的方面比重較大,而數方面下功夫不多。

我們知道,中國的算術在古代是相對比較簡單的,無非用八卦或二進制。相反,畢達哥拉斯學派在數理方面下功夫很多,他分了很多類别,比方說奇數偶數,是從那繼承下來的,他強調奇數偶數本身就表達世界的兩類不同性質,和我們中國文化相反,我們中國人重視雙數,不重視單數,因為好事成雙,所以我們很喜歡雙數,覺得雙數更吉利,單數不夠吉利。不過畢達哥拉斯學派代表着希臘思想,認為奇數更吉利,偶數不夠吉利,這個想法跟我們相反。

科學家是怎樣認識數學的(為什麼數學是科學的入門)4

中國古代建築的“門當戶對”

第一次數學危機

但算數最後其實沒有辦下去,沒搞清,主要原因就是我們今天知道的,所謂的第一次數學危機。

第一次數學危機是個什麼危機呢?說來也很有意思,就是根号二的發現。那麼根号二是個什麼東西呢?我們知道,它的平方等于2,它自己就叫根号二。

那麼畢達哥拉斯學派早年發現了一個畢達哥拉斯定理,我們中國人現在稱為“勾股定理”,就是,直角三角形,它的直角邊的平方和,等于斜邊的平方,因此一個等腰的直角三角形,那麼它的斜邊就是根号二。

那麼按照畢達哥拉斯學派的看法,既然你是一個等腰直角三角形的斜邊,那麼這個斜邊就應該是一個數,如果你是一個數的話,那麼就應該可以寫成數的比例,這是他們的一個基本的教條。結果,就有一個人發現,其實根号二是不能寫成兩個數的比例的,用我們今天說的話就是,根号二是一個無理數,或者說它是一個無限不循環小數,無限不循環的意思就是說,你沒法寫成兩個數的比例。

其實,這件事情在我們聽起來也無所謂了,可是對畢達哥拉斯學派來說就是個大事情,因為他們一直秉承的“萬物皆數,數即萬物”,事物的規律就是世界的規律,因此你突然發現一個東西,它不是個數,不能按照傳統的方法來表示數的比例的話,那對他們來講就是一個很大的事情。所以據說在場的人都十分的痛苦,想了半天也沒有辦法,發現那個人的證明就是對的。據傳說,最後他們沒有辦法,就把那個發現根号二不是個數的女人扔到海裡去了。所以我們說,第一次出現危機,實際上是表現了“數即萬物”這件事情産生了一個很重要的困難。

中西方對待理論規則的差異

第一次數學危機這個事情,在我們中國人看來,是個笑話。你發現根号二不是個數就不是,你把他扔到海裡去幹什麼,這隻能說明某些在人家看來非常重要的,非常不能容忍的事情,在我們看來其實是無所謂的。

中國人對什麼比較有所謂呢?我們中國人對關系很看重,不能夠颠倒, 在禮儀上也不能夠有差錯。至于說,天地萬物這些數學規則,那都沒必要講那麼嚴格。所以中國自古以來,對宇宙的形狀,始終是抱有一種無可無不可的态度,以至于我們過去認為天圓地方,後來也有人說其實天圓地也是圓的,多數人也覺得不置可否。甚至,洋人來了之後 說地球其實是一個球體,我們也就慢慢接受了,之所以能夠接受,就是因為我們根本上就不在乎。而相反,西方人對道理、觀念、理論, 摳得比較死。所以我們說第一次數學危機所産生的這樣一種血案,也反映出希臘人那種特有的精神氣質和他的科學精神,就是很拘泥很較真。

結語

希臘第一次數學危機以後,算數就沒有辦法再發展了,因為人們發現不僅根号二不是個數,在那個意義上,根号三、根号五、根号七都不是個數,也就是一大堆東西都不是數,那麼傳統意義上這個算數的規範就沒法做下去了。所以希臘的算數,後來就衰落了,最後帶出來另外一個學科,就是“幾何學”。

《科學簡史:什麼是科學》導讀:

第一章 中國人都在誤解的“科學”

  • 科學簡史01:中國人對科學的最大誤解,科學與科技不分
  • 科學簡史02:“Science”怎麼會被翻譯成“科學”?
  • 科學簡史03:對科學的盲目崇拜:祖傳秘方,科學配置
  • 科學簡史04:認識科學,為什麼從人文下手?

第二章 西方科學的源頭:希臘理性科學

第一節:科學為什麼在中國出不來

科學簡史05:科學為何在中國出不來(上)種田太優秀

科學簡史06:科學為何在中國出不來(下)仁禮的關系

第二節:契約精神,科學誕生的文化土壤

科學簡史07:西方文化的本質差異(上)- 守規矩

科學簡史08:中西方文化的本質差異(中)-“自由”差異

科學簡史09:中西方文化的本質差異(下):科學誕生的土壤

第三節:古希臘的自由科學

科學簡史10:“百無一用”是科學

科學簡史11:為什麼數學是科學的入門?(當前篇)

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