数学是对理解的追求,而不仅仅是追求计算( 二 )


文章插图

为了解释他们的想法,牛顿和莱布尼兹都使用了一些“无穷小”的概念,说它们是“无穷小的数” 。

数学是对理解的追求,而不仅仅是追求计算

文章插图

无穷小在对微积分的直观解释中非常有用(当我自己教微积分时,我经常非正式地使用它们) 。因此尽管人们接受了牛顿和莱布尼兹一些结论的证明,但仍然有些人对“无穷小的数”的观点感到不安 。
但随着数学家深入研究微积分的思想,很明显无穷小量的论证并不完善 。有一些重要的定理无法被精确证明,因为微积分的基础没有得到足够严谨的证明 。
【数学是对理解的追求,而不仅仅是追求计算】
数学是对理解的追求,而不仅仅是追求计算

文章插图

因此,19世纪的一个主要的数学课题是证明微积分的“合理性”,并确保微积分的基础是正确的 。
这涉及发明新的定义 。例如,微积分的一个关键思想就是“极限” 。不太严谨的说,极限就是要回答“当输入接近某个数时,输出的数接近哪个数?”
对极限的直觉并不困难;你输入的数越来越接近你想要的数时,看看输出是否接近另外某个数 。但是,我们今天使用的极限ε-δ定义,直到1820年才由柯西引入 。

数学是对理解的追求,而不仅仅是追求计算

文章插图

数学不是静态的,我们使用的公理和定义不一定是自然的待在某处,我们拿来就用 。当我们寻求更深入的理解时,我们常常会发现我们早先的理解是不完善的,甚至是不正确的,我们于是开始寻求修复基础的办法 。这种情况一次又一次地发生,以达到我们“牢不可破”现代数学思想 。

数学是对理解的追求,而不仅仅是追求计算

文章插图

总而言之,数学是寻求理解“必须是”的问题 。但我们试图理解的概念并非一成不变 。数学的对象是由人定义的,当我们更好地理解它们时,我们的定义和公理就就在变化中建立了起来 。