數學起源於人類對於自然現象的總結。比如古希臘的歐幾里得寫作《幾何原本》,創立了歐幾里得幾何學。它的出發點是五個基本公設,包括:1. 透過兩點能夠而且只能作一直線;2. 線段可以無限延長;3. 可以以任意點為圓心、任意長度為半徑,作一個圓;4. 所有的直角都相等;5. 同平面內一條直線和另外兩條直線相交,若在直線同側的兩個內角之和小於180°,則這兩條直線經無限延長後在這一側一定相交。
在這個五條基本公設的基礎上,可以透過邏輯推理,推出各種各樣的推論,建立整個歐幾里得幾何學的大廈。
從邏輯的角度來說,這五條基本公設是邏輯上的假定,它們之間是融洽的。從邏輯的角度來說,五條基本公設似乎是發明的。但是事實上,它們是從自然現象中總結出來的。也就是說它們是對世界的描述。所以我有時將歐幾里得幾何看成物理學的一部分。所以從整個對世界的認識來說,作為對世界的認識,這五條基本公設是發現的。 將它們從眾多的規律提煉出來作為基本公設,既有發現的成分,也有發明的成分。
伽利略說過(筆者翻譯自英文):“只有當我們學會宇宙的語言並熟悉它的字句,我們才能閱讀宇宙這本書。它是用數學語言寫的,字母是三角形、圓與其它幾何圖形。”
五條基本公設確定以後,歐幾里得幾何學中的其他大大小小的定理都可以推匯出來。這些推論可以看成是在數學世界中的發現。既然五條基本公設是對自然界的描述,那些定理等幾何結論也是對自然界的描述。當然,可能會有人直接從自然界發現這個幾何規律。但是作為歐幾里得幾何的內容,需要證明。
後來,人們發現(邏輯上的發現),歐幾里得幾何的第五公設是可以放棄的。這導致了非歐幾何的創立。如果假設“從直線外一點,至少可以做兩條直線和這條直線平行”,那麼就導致洛巴切夫斯基幾何或者叫雙曲幾何。如果假設“過直線外一點,不能做直線和已知直線平行” ,那麼就導致橢圓幾何。 它們可以在曲面上實現,所以也是描述客觀世界的,只是先是從邏輯上發現的。
愛因斯坦說過:“數學規律是不是反映了現實世界,是不確定的;而其中所確定的部分,又不是關於現實世界的。”這就支援數學中有很多發明的成分。
然而在另一個層次上看,即使是發明,也可以看成是在柏拉圖式的抽象世界裡的“發現”。就是說,在給定的邏輯關係下,各種各樣的數學規律就在那裡了,你覺得發明了一個數學的東西,實際上在你發明之前,它在這個邏輯體系中已經存在。
這可以用一個事例來說明。楊振寧在搞懂規範場在數學上就是纖維叢後,跟陳省身表示這令他詫異,而且還說:“這既使我震驚,也令我迷惑不解,因為你們數學家憑空夢想出這些概念。”陳省身立即表示異議:“不,不。這些概念不是夢想出來的,它們是自然的,也是實在的。”
數學起源於人類對於自然現象的總結。比如古希臘的歐幾里得寫作《幾何原本》,創立了歐幾里得幾何學。它的出發點是五個基本公設,包括:1. 透過兩點能夠而且只能作一直線;2. 線段可以無限延長;3. 可以以任意點為圓心、任意長度為半徑,作一個圓;4. 所有的直角都相等;5. 同平面內一條直線和另外兩條直線相交,若在直線同側的兩個內角之和小於180°,則這兩條直線經無限延長後在這一側一定相交。
在這個五條基本公設的基礎上,可以透過邏輯推理,推出各種各樣的推論,建立整個歐幾里得幾何學的大廈。
從邏輯的角度來說,這五條基本公設是邏輯上的假定,它們之間是融洽的。從邏輯的角度來說,五條基本公設似乎是發明的。但是事實上,它們是從自然現象中總結出來的。也就是說它們是對世界的描述。所以我有時將歐幾里得幾何看成物理學的一部分。所以從整個對世界的認識來說,作為對世界的認識,這五條基本公設是發現的。 將它們從眾多的規律提煉出來作為基本公設,既有發現的成分,也有發明的成分。
伽利略說過(筆者翻譯自英文):“只有當我們學會宇宙的語言並熟悉它的字句,我們才能閱讀宇宙這本書。它是用數學語言寫的,字母是三角形、圓與其它幾何圖形。”
五條基本公設確定以後,歐幾里得幾何學中的其他大大小小的定理都可以推匯出來。這些推論可以看成是在數學世界中的發現。既然五條基本公設是對自然界的描述,那些定理等幾何結論也是對自然界的描述。當然,可能會有人直接從自然界發現這個幾何規律。但是作為歐幾里得幾何的內容,需要證明。
後來,人們發現(邏輯上的發現),歐幾里得幾何的第五公設是可以放棄的。這導致了非歐幾何的創立。如果假設“從直線外一點,至少可以做兩條直線和這條直線平行”,那麼就導致洛巴切夫斯基幾何或者叫雙曲幾何。如果假設“過直線外一點,不能做直線和已知直線平行” ,那麼就導致橢圓幾何。 它們可以在曲面上實現,所以也是描述客觀世界的,只是先是從邏輯上發現的。
愛因斯坦說過:“數學規律是不是反映了現實世界,是不確定的;而其中所確定的部分,又不是關於現實世界的。”這就支援數學中有很多發明的成分。
然而在另一個層次上看,即使是發明,也可以看成是在柏拉圖式的抽象世界裡的“發現”。就是說,在給定的邏輯關係下,各種各樣的數學規律就在那裡了,你覺得發明了一個數學的東西,實際上在你發明之前,它在這個邏輯體系中已經存在。
這可以用一個事例來說明。楊振寧在搞懂規範場在數學上就是纖維叢後,跟陳省身表示這令他詫異,而且還說:“這既使我震驚,也令我迷惑不解,因為你們數學家憑空夢想出這些概念。”陳省身立即表示異議:“不,不。這些概念不是夢想出來的,它們是自然的,也是實在的。”