一些人認為,數學本身就存在于自然界中,等待被人們發現;而另一些人認為,數學完完全全就是人類大腦的創造,時至今日,這個問題依然沒有確切的答案,
數學已經成為我們當今世界的中心。我們的智能行動電話、汽車、建筑甚至天氣預報,都要依賴數學,從古至今,研究數學的哲學家們一直在爭論一個重要的問題:數學究竟是被發現的,還是被發明的?
數學的故事和人類一樣古老,它已經從與牲畜數量有關的簡單算術,發展成為對一個物體進行復雜研究的抽象概念。直到西元前600年,當人類文明穩定下來,各種職業開始出現時,數學才有了初步的發展,從那時起,越來越多的數學家開始努力擴展他們對數學的理解,然而,對于接下來這個重大的問題,還沒有人能找到確切的答案,
數學本身就存在于宇宙中嗎?
在歷史的某些時刻,人們發現,有些東西在他們進行數學運算之前就已經存在;在另一些時候,人們會認為是自己發明了不同的方程和方法,將腦海里的東西記錄下來,
有人認為,與燈泡、電視等物品不同,數學并不是一項發明,而是一種發現,這種觀點背后的思想是,數學存在于上帝或柏拉圖式的思維世界中,而人類所做的就是發現它,這一立場被稱為柏拉圖主義。古希臘思想家和數學家柏拉圖認為,數學實體是抽象的,獨立存在于它們的世界中,在空間和時間之外。
畢達哥拉斯定理,即我們熟知的勾股定理
有些數學思想非常基礎,即使你沒有發現,別人也會發現,數學是科學的語言,它的結構是自然、固有的。即使宇宙明天就消失,永恒的數學真理也仍然存在。我們有責任去發現它,理解它的功能,并在我們的知識基礎上找到可以控制物理事件的解決方案。
數學本身可以在自然界中表現出來,并蘊藏著許多普遍問題的答案,在自然界中,我們經常可以找到一個與數學有關的例子——黃金比例,
黃金比例描述了宇宙中最可預測的模式。它描述了從原子、颶風、人臉、人體到銀河系的一切,黃金比例是兩個部分a和b的比例等于(a+b)除以較大的部分a的值,約為1.618,用希臘字母φ表示。它也被稱為神圣比例。
黃金比例源于斐波那契數列,以義大利數學家列奧納多·斐波那契的名字命名,數百年來,斐波那契數列一直令許多數學家、科學家和藝術家著迷。在這個數列中,每一個數字都是它前面兩個數字的和,即0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,……
我們可以在身邊的各種事物中看到斐波那契數列,例如貝殼、動物、金字塔和其他意想不到的地方。花瓣也遵循斐波那契數列,如果仔細觀察,你會發現一朵花的花瓣數可能是以下幾種之一:3、5、8、13、21、34或55。例如,百合有3片花瓣,波斯菊有8片花瓣,玉米萬壽菊有13片花瓣,菊苣和雛菊有21片花瓣,米迦勒雛菊有55片花瓣。這些現象支持了一個論點,即數學函數一直在自然界中存在著,我們所做的只是發現它們。
數學是我們創造的嗎?
有些人反對數學被發現的觀點,比如反柏拉圖學派,他們認為數學是被發明的。換言之,數學是人類的一項發明,其設計方式可以恰當地描述物理世界。為了滿足我們的需要,人類的頭腦不斷創造出各種數學概念,
如果宇宙明天就消失了,那么每一個虛構的想法,比如足球、國際象棋或我們發明的任何活動都會消失,數學也是如此。
人類可以通過觀察自然界中出現的模式來了解宇宙的運作,通過從周圍世界中抽象出形狀、線條、群組等元素,我們創造出了數學概念,并將這些概念聯系起來,以達到某種目的,或者只是為了好玩,
幾何學和算術的發展來源于我們觀察和區分形狀的能力,如圓形、三角形等,我們也用幾何來區分直線和曲線。
一開始,我們用的是自然數1,2,3……等來計算我們周圍物體的數量,后來,我們發明了更多的概念,如負整數、有理數、無理數、復數等等。這些數學概念的擴展都是為了服務于我們的各種目的。
打個比方,如果水銀計的溫度降到0度以下,那么,為了說明一個小于零的數,我們就會引入負整數的概念,并寫成-10℃或-25℃,正是由于這種基于周圍所見而創造出新概念的過程,我們的確也可以說,數學誕生于我們的感知和心理設想,
有些人認為數學是一項發現,有些人則認為它是一項發明,這兩種觀點之間的爭論可能會永遠持續下去。考慮到這個問題已經存在了兩千多年,在短時間內,我們應該不太可能找到完美的答案,
不過,顯而易見的一點是,不管我們對此的觀點如何,數學都會客觀地發揮它的作用,繼續為人類造福,