在世界数学史上,共发生了次数学危机-?数学发展史上曾经发生过三次危机


在世界数学史上,共发生了次数学危机-?数学发展史上曾经发生过三次危机

文章插图
在今天中小学的“数学”学习中,“数形结合”是极为重要的思想方法 。当我们回顾人类的数学发展史,会发现“数”与“形”的此消彼长,堪称一部起伏跌宕、危机四伏的传奇,数学史上发生的三次“数学危机”都与此相关 。这到底是怎么回事呢?还得从遥远的“芝诺悖论”说起 。
在“芝诺悖论”中,阿基里斯是古希腊最擅长奔跑的英雄,虽然在现实中阿基里斯很快就能追上乌龟,但在逻辑中却永远追不上乌龟 。这个“悖论”揭示出了一个非常严重的问题,那就是警告人们:在我们探索未知世界的时候,有可能会遇到这样的情况:某些在逻辑上看起来无懈可击的问题,却有可能完全与事实不符 。
在世界数学史上,共发生了次数学危机-?数学发展史上曾经发生过三次危机

文章插图
这些担心并不是多余的,当我们回顾人类数学的发展史,这样的情况一直在发生着,特别是三次“数学危机”的爆发都与此相关 。
为了解决这些问题,“数形结合”成为了极为有力的“思想方法” 。但这一“思想方法”在漫长的发展过程中,却一直有着厚此薄彼的倾向:要么是“重数轻形”,要么是“重形轻数” 。
在“第一次数学危机”爆发之前,“重数轻形”的思潮达到了无以复加的地步,当时的“毕达哥拉斯学派”所提出来的“万物皆数(有理数)”的理论认为,这个世界只需用“整数”或者“整数之比”就可以完整地描述出来 。毕达哥拉斯学派对“数”进行了疯狂的崇拜,将其视为至高无上的信条,凡是对此有质疑的信徒,都将受到严厉的惩罚 。这个时期的“数”,占据着绝对的统治地位,而“形”只是作为“数”的依附而存在 。
在世界数学史上,共发生了次数学危机-?数学发展史上曾经发生过三次危机

文章插图
然而不久之后便发生了戏剧性的一幕:毕达哥拉斯的学生希帕索斯意外地发现,边长为“1”的“正方形”的“对角线”无法用“整数”来表示——新的数“根号2”被发现了 。这一发现动摇了毕达哥拉斯学派在学术上的统治地位,希帕索斯因此被抛入大海,献出了宝贵的生命 。
希帕索斯用他的生命唤起了人们对“数学”的重新思考,各种新的思想在那个遥远的时空激烈碰撞着,闪烁着耀眼的火花,“第一次数学危机”爆发了 。
在这次危机中,以“毕达哥拉斯学派”的“万物皆数(有理数)”为基础的“理论体系”被推翻了,新的“理论体系”开始重建 。
在世界数学史上,共发生了次数学危机-?数学发展史上曾经发生过三次危机

文章插图
“第一次数学危机”使数学家们发现了“有理数系”的缺陷,也意识到了以“数”作为主导来研究“数学”可能会遗漏一些重要的东西,人们开始普遍认为以“几何”为主导来研究“数学”才是最可靠的,“重形轻数”的思想开始崛起 。
但是,“重形轻数”的思想很快导致了不好的后果:虽然人们在“第一次数学危机”中已经意识到了“实数系”的存在,并且已经提出了“算术连续统”的设想,却最终因为担心它的“不严密性”而放弃了对“实数系”的研究,在之后上千年的时间里,“几何”一直占据着“统治地位”,“算术”一直是依附于“几何”的存在,在“算术”研究几乎陷于停滞了上千年的同时,对“几何学”的研究热情却空前高涨 。
正是在这样的背景下,一部具有划时代意义的史诗级巨著《几何原本》横空出世,在遥远人类文明的夜空,绽放出夺目的光芒 。
在世界数学史上,共发生了次数学危机-?数学发展史上曾经发生过三次危机

文章插图
《几何原本》的伟大之处在于它建立了人类数学史上的第一个“公理化体系”,该书从五大“公理”开始,用逻辑推理的方法得到“定理”,通过严密的层层推导,将整个“几何学”构建成了庞大而又清晰的“逻辑体系” 。它包括了今天中小学几何部分的全部内容,甚至产生了“微积分”思想的萌芽 。《几何原本》从根本上改变了人们认识大自然的方法,由之前的“直觉经验”转向了“证明推理”,推动了“公理几何学”与“逻辑学”的发展,对以后2000多年数学的发展产生了深远的影响 。
历史上无数的科学巨匠都从《几何原本》中汲取过无穷的智慧 。特别是牛顿,他的考官巴罗博士曾提醒他,由于他的几何基础知识过于薄弱,将来无论如何用功都很难有所成就 。深受打击的牛顿在夜店里意外地买到了《几何原本》,他反复地学习和研究,最终获得了伟大的成就 。


推荐阅读