数学的起源以及如何发展起来 数学的起源( 三 )


公元前4000年左右 , 美索不达米亚文明在底格里斯河-幼发拉底河流域(现在伊拉克的一个地区)出现 。在这个文明中 , 计数和测量达到了新的高度 。这也是和文明的发展分不开的 。美索不达米亚人需要记录天文历法 , 测量土地面积 , 称量谷物收成 , 甚至记录重量 。然后 , 随着人类走向海洋或研究天空空 , 我们开始发展航海和天文观测所需的数学 。即使在现代 , 商业的需求仍然在推动数学的发展 。例如 , 一些最复杂的数学是为华尔街的股票和债券交易开发的 。
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关于人类是否生来就有“数感”的争论 , 往往让有主见的人转向寻求动物的支持 。如果我们的远亲能够表现出一定的数学天赋 , 那就意味着我们自己的对数感必须先于文化的发展 。
一些动物个体被证明显示出非凡的数字感知天赋 。亚历克斯是一只训练有素的非洲灰鹦鹉 , 它可以在80%的情况下准确识别2或6个物体的聚集 。日本灵长类动物学家训练的黑猩猩Ai也能做到同样的事情 。
但有人认为这些动物没有控制数字的象征意义 。相反 , 他们经过上千次的训练 , 只能通过联想来学习数字 。这和我们训练动物去做它们在野外做不到的事情没什么区别 。比如 , 在自然条件下 , 一头大象一条腿顶着一顶幽默的帽子站在凳子上是不可想象的 , 但经过训练后做这样的事情并不稀奇 。
然而 , 越来越多的证据表明 , 动物在自然条件下可以表现出“数字感知”的能力 。20世纪90年代初 , 通过考察证明 , 狮子可以分辨出一只狮子的吼声和三只狮子的吼声 。在2017年2月的一次会议上 , 研究人员还报告说 , 一些青蛙在择偶过程中听到竞争青蛙的叫声时 , 会与竞争对手在叫声数量上进行竞争 。
这些发明表明 , 动物确实有一种接近“数字感知”的本能红豆博客 。换句话说 , 这种本能是人类和许多其他动物共有的 。
下一部分是数学的本质 。
“数学是自然的语言”
今天 , 人类已经建立了一个伟大的数学金字塔 。在过去的5000年左右的时间里 , 数学扩展到了一个更加抽象的范畴 , 似乎进一步脱离了周围的现实世界和普通人的认识尺度 。
然而 , 我们对宇宙的秘密了解得越多 , 就有越多的数学创新可以描述它们 。例如 , 当戴维·希尔伯特开发了一种高度抽象的代数来处理无限维 , 而不是我们熟悉的空三维时 , 没有人能够预见到这种代数可以应用于量子力学 。但很快证明 , 希尔伯特的那套数学——所谓的“希尔伯特空”——是我们理解神秘量子世界的症结所在 。
数学和物理的这种广泛联系 , 让我们想起了几个世纪前伽利略说过的一句话 , “数学是自然的语言” 。数学几乎是当今从事自然科学研究的人必不可少的工具 。甚至长期 数学的生物学也在慢慢屈服:人们见证了数学在基因组学或神经科学中的广泛应用 。比如DNA双螺旋结构的发明 , 就离不开一种叫做傅立叶分析的数学工具 。神经生物学越来越重视拓扑学、图论等数学学科 。
数学本身的辉煌造诣及其在现实中的无处不在的应用 , 让一些人产生了一种“自大”的看法:数学就是一切 , 一切都是数学;宇宙是一个数学结构 , 它只有数学性质 。这个观点呼应了古希腊毕达哥拉斯学派“万物皆数 , 数是万物之源”的神秘思想 。
数学是发明还是创造红豆博客?
历史上 , 人们曾问:“数学是发明还是发明?”激烈争吵 。按照“数学就是一切”的观点 , 数学显然是“发明”而不是“创造” , 因为它已经存在于那里 , 我们所做的只是发明 。
但可能没那么简单:当被问到“数学是被创造出来的还是被发明出来的?”有时候 , 人们往往会有一个先入为主的前提 , 好像两者是互相排斥的 。如果你创造了它 , 你就不会发明它 , 等等 。但这不是一个非此即彼的命题 。
想想古希腊数学家欧几里德主编的几何书 。它收集了古希腊所有的数学知识 , 编辑了许多几何定律 。欧几里得把他的工作建立在一系列公理的基础上 。这些公理既不能被证明 , 也不能被证伪 。我们只能说他们是“被创造”出来的 。其中最著名的是“平行线公理”:两条平行线永不相交 。随着时间的推移 , 从这些公理中衍生出许多规律和关系 , 被后人证明为定理 。在某种意义上 , 他们“博客”了欧几里德几何的景观 。