⑴ 數學是誰開創的
數學,其英文是mathematics,這是一個復數名詞,「數學曾經是四門學科:算術、幾何、天文學和音樂,處於一種比語法、修辭和辯證法這三門學科更高的地位。」
自古以來,多數人把數學看成是一種知識體系,是經過嚴密的邏輯推理而形成的系統化的理論知識總和,它既反映了人們對「現實世界的空間形式和數量關系(恩格斯)」的認識(恩格斯),又反映了人們對「可能的量的關系和形式」的認識。數學既可以來自現實世界的直接抽象,也可以來自人類思維的勞動創造。
從人類社會的發展史看,人們對數學本質特徵的認識在不斷變化和深化。「數學的根源在於普通的常識,最顯著的例子是非負整數。"歐幾里德的算術來源於普通常識中的非負整數,而且直到19世紀中葉,對於數的科學探索還停留在普通的常識,」另一個例子是幾何中的相似性,「在個體發展中幾何學甚至先於算術」,其「最早的徵兆之一是相似性的知識,」相似性知識被發現得如此之早,「就象是大生的。」因此,19世紀以前,人們普遍認為數學是一門自然科學、經驗科學,因為那時的數學與現實之間的聯系非常密切,隨著數學研究的不斷深入,從19世紀中葉以後,數學是一門演繹科學的觀點逐漸占據主導地位,這種觀點在布爾巴基學派的研究中得到發展,他們認為數學是研究結構的科學,一切數學都建立在代數結構、序結構和拓撲結構這三種母結構之上。與這種觀點相對應,從古希臘的柏拉圖開始,許多人認為數學是研究模式的學問,數學家懷特海(A. N. Whiiehead,186----1947)在《數學與善》中說,「數學的本質特徵就是:在從模式化的個體作抽象的過程中對模式進行研究,」數學對於理解模式和分析模式之間的關系,是最強有力的技術。」1931年,歌德爾(K,G0de1,1978)不完全性定理的證明,宣告了公理化邏輯演繹系統中存在的缺憾,這樣,人們又想到了數學是經驗科學的觀點,著名數學家馮·諾伊曼就認為,數學兼有演繹科學和經驗科學兩種特性。
對於上述關於數學本質特徵的看法,我們應當以歷史的眼光來分析,實際上,對數本質特徵的認識是隨數學的發展而發展的。由於數學源於分配物品、計算時間、丈量土地和容積等實踐,因而這時的數學對象(作為抽象思維的產物)與客觀實在是非常接近的,人們能夠很容易地找到數學概念的現實原型,這樣,人們自然地認為數學是一種經驗科學;隨著數學研究的深入,非歐幾何、抽象代數和集合論等的產生,特別是現代數學向抽象、多元、高維發展,人們的注意力集中在這些抽象對象上,數學與現實之間的距離越來越遠,而且數學證明(作為一種演繹推理)在數學研究中占據了重要地位,因此,出現了認為數學是人類思維的自由創造物,是研究量的關系的科學,是研究抽象結構的理論,是關於模式的學問,等等觀點。這些認識,既反映了人們對數學理解的深化,也是人們從不同側面對數學進行認識的結果。正如有人所說的,「恩格斯的關於數學是研究現實世界的數量關系和空間形式的提法與布爾巴基的結構觀點是不矛盾的,前者反映了數學的來源,後者反映了現代數學的水平,現代數學是一座由一系列抽象結構建成的大廈。」而關於數學是研究模式的學問的說法,則是從數學的抽象過程和抽象水平的角度對數學本質特徵的闡釋,另外,從思想根源上來看,人們之所以把數學看成是演繹科學、研究結構的科學,是基於人類對數學推理的必然性、准確性的那種與生俱來的信念,是對人類自身理性的能力、根源和力量的信心的集中體現,因此人們認為,發展數學理論的這套方法,即從不證自明的公理出發進行演繹推理,是絕對可靠的,也即如果公理是真的,那麼由它演繹出來的結論也一定是真的,通過應用這些看起來清晰、正確、完美的邏輯,數學家們得出的結論顯然是毋庸置疑的、無可辯駁的。
事實上,上述對數學本質特徵的認識是從數學的來源、存在方式、抽象水平等方面進行的,並且主要是從數學研究的結果來看數學的本質特徵的。顯然,結果(作為一種理論的演繹體系)並不能反映數學的全貌,組成數學整體的另一個非常重要的方面是數學研究的過程,而且從總體上來說,數學是一個動態的過程,是一個「思維的實驗過程」,是數學真理的抽象概括過程。邏輯演繹體系則是這個過程的一種自然結果。在數學研究的過程中,數學對象的豐富、生動且富於變化的一面才得以充分展示。波利亞(G. Poliva,1888一1985)認為,「數學有兩個側面,它是歐幾里德式的嚴謹科學,但也是別的什麼東西。由歐幾里德方法提出來的數學看來象是一門系統的演繹科學,但在創造過程中的數學看來卻像是一門實驗性的歸納科學。」弗賴登塔爾說,「數學是一種相當特殊的活動,這種觀點「是區別於數學作為印在書上和銘,記在腦子里的東西。」他認為,數學家或者數學教科書喜歡把數學表示成「一種組織得很好的狀態,」也即「數學的形式」是數學家將數學(活動)內容經過自己的組織(活動)而形成的;但對大多數人來說,他們是把數學當成一種工具,他們不能沒有數學是因為他們需要應用數學,這就是,對於大眾來說,是要通過數學的形式來學習數學的內容,從而學會相應的(應用數學的)活動。這大概就是弗賴登塔爾所說的「數學是在內容和形式的互相影響之中的一種發現和組織的活動」的含義。菲茨拜因(Efraim Fischbein)說,「數學家的理想是要獲得嚴謹的、條理清楚的、具有邏輯結構的知識實體,這一事實並不排除必須將數學看成是個創造性過程:數學本質上是人類活動,數學是由人類發明的,」數學活動由形式的、演算法的與直覺的等三個基本成分之間的相互作用構成。庫朗和羅賓遜(Courani Robbins)也說,「數學是人類意志的表達,反映積極的意願、深思熟慮的推理,以及精美而完善的願望,它的基本要素是邏輯與直覺、分析與構造、一般性與個別性。雖然不同的傳統可能強調不同的側面,但只有這些對立勢力的相互作用,以及為它們的綜合所作的奮斗,才構成數學科學的生命、效用與高度的價值。」
另外,對數學還有一些更加廣義的理解。如,有人認為,「數學是一種文化體系」,「數學是一種語言」,數學活動是社會性的,它是在人類文明發展的歷史進程中,人類認識自然、適應和改造自然、完善自我與社會的一種高度智慧的結晶。數學對人類的思維方式產生了關鍵性的影響.也有人認為,數學是一門藝術,「和把數學看作一門學科相比,我幾乎更喜歡把它看作一門藝術,因為數學家在理性世界指導下(雖然不是控制下)所表現出的經久的創造性活動,具有和藝術家的,例如畫家的活動相似之處,這是真實的而並非臆造的。數學家的嚴格的演繹推理在這里可以比作專門注技巧。就像一個人若不具備一定量的技能就不能成為畫家一樣,不具備一定水平的精確推理能力就不能成為數學家,這些品質是最基本的,它與其它一些要微妙得多的品質共同構成一個優秀的藝術家或優秀的數學家的素質,其中最主要的一條在兩種情況下都是想像力。」「數學是推理的音樂,」而「音樂是形象的數學」.這是從數學研究的過程和數學家應具備的品質來論述數學的本質,還有人把數學看成是一種對待事物的基本態度和方法,一種精神和觀念,即數學精神、數學觀念和態度。尼斯(Mogens Niss)等在《社會中的數學》一文中認為,數學是一門學科,「在認識論的意義上它是一門科學,目標是要建立、描述和理解某些領域中的對象、現象、關系和機制等。如果這個領域是由我們通常認為的數學實體所構成的,數學就扮演著純粹科學的角色。在這種情況下,數學以內在的自我發展和自我理解為目標,獨立於外部世界,另一方面,如果所考慮的領域存在於數學之外,數學就起著用科學的作用,數學的這兩個側面之間的差異並非數學內容本身的問題,而是人們所關注的焦點不同。無論是純粹的還是應用的,作為科學的數學有助於產生知識和洞察力。數學也是一個工具、產品以及過程構成的系統,它有助於我們作出與掌握數學以外的實踐領域有關的決定和行動,數學是美學的一個領域,能為許多醉心其中的人們提供對美感、愉悅和激動的體驗,作為一門學科,數學的傳播和發展都要求它能被新一代的人們所掌握。數學的學習不會同時而自動地進行,需要靠人來傳授,所以,數學也是我們社會的教育體系中的一個教學科目.」
從上所述可以看出,人們是從數學內部(又從數學的內容、表現形式及研究過程等幾個角度)。數學與社會的關系、數學與其它學科的關系、數學與人的發展的關系等幾個方面來討論數學的性質的。它們都從一個側面反映了數學的本質特徵,為我們全面認識數學的性質提供了一個視角。
基於對數學本質特徵的上述認識,人們也從不同側面討論了數學的具體特點。比較普遍的觀點是,數學有抽象性、精確性和應用的廣泛性等特點,其中最本質的特點是抽象性。A,。亞歷山大洛夫說,「甚至對數學只有很膚淺的知識就能容易地覺察到數學的這些特點:第一是它的抽象性,第二是精確性,或者更好他說是邏輯的嚴格性以及它的結論的確定性,最後是它的應用的極端廣泛性」王梓坤說,「數學的特點是:內容的抽象性、應用的廣泛性、推理的嚴謹性和結論的明確必」這種看法主要從數學的內容、表現形式和數學的作用等方面來理解數學的特點,是數學特點的一個方面。另外,從數學研究的過程方面、數學與其它學科之間的關系方面來看,數學還有形象性、似真性、擬經驗性。「可證偽性」的特點。對數學特點的認識也是有時代特徵的,例如,關於數學的嚴謹性,在各個數學歷史發展時期有不同的標准,從歐氏幾何到羅巴切夫斯基幾何再到希爾伯特公理體系,關於嚴謹性的評價標准有很大差異,尤其是哥德爾提出並證明了「不完備性定理…以後,人們發現即使是公理化這一曾經被極度推崇的嚴謹的科學方法也是有缺陷的。因此,數學的嚴謹性是在數學發展歷史中表現出來的,具有相對性。關於數學的似真性,波利亞在他的《數學與猜想》中指出,「數學被人看作是一門論證科學。然而這僅僅是它的一個方面,以最後確定的形式出現的定型的數學,好像是僅含證明的純論證性的材料,然而,數學的創造過程是與任何其它知識的創造過程一樣的,在證明一個數學定理之前,你先得猜測這個定理的內容,在你完全作出詳細證明之前,你先得推測證明的思路,你先得把觀察到的結果加以綜合然後加以類比.你得一次又一次地進行嘗試。數學家的創造性工作成果是論證推理,即證明;但是這個證明是通過合情推理,通過猜想而發現的。只要數學的學習過程稍能反映出數學的發明過程的話,那麼就應當讓猜測、合情推理佔有適當的位置。」正是從這個角度,我們說數學的確定性是相對的,有條件的,對數學的形象性、似真性、擬經驗性。「可證偽性」特點的強調,實際上是突出了數學研究中觀察、實驗、分析。比較、類比、歸納、聯想等思維過程的重要性。
人類從學會計數開始就一直和自然數打交道了,後來由於實踐的需要,數的概念進一步擴充,自然數被叫做正整數,而把它們的相反數叫做負整數,介於正整數和負整數中間的中性數叫做0。它們和起來叫做整數。
對於整數可以施行加、減、乘、除四種運算,叫做四則運算。其中加法、減法和乘法這三種運算,在整數范圍內可以毫無阻礙地進行。也就是說,任意兩個或兩個以上的整數相加、相減、相乘的時候,它們的和、差、積仍然是一個整數。但整數之間的除法在整數范圍內並不一定能夠無阻礙地進行。
人們在對整數進行運算的應用和研究中,逐步熟悉了整數的特性。比如,整數可分為兩大類—奇數和偶數(通常被稱為單數、雙數)等。利用整數的一些基本性質,可以進一步探索許多有趣和復雜的數學規律,正是這些特性的魅力,吸引了古往今來許多的數學家不斷地研究和探索。
⑵ 數學符號是誰創造的
數學符號同學們在學習數學的時候,常常要和一些數學符號打交道,如: 德國版有一位數學家權叫威德曼,他於1489年出版的一本書里首先使用了「+」和「-」,在橫線上加一豎成為「+」,用來表示增加的意思,在「+」上去掉一豎成為「-」,用來表示減少的意思。於是,加號和減號就產生了。但是它們被大家公認作為運算符號,是從1514年被荷蘭數學家荷伊克正式應用開始的。 「=」是16世紀法國數學家維葉特引入的。後來英國數學家列科爾德倡議把「=」作為等號使用。「」「<」分別表示大於和小於的意思。這兩個符號是17世紀的赫銳奧特首創的。 在這些符號沒有出現的時候,人們運算時都要用文字來說明,那是多麼麻煩的一件事啊!
⑶ 數學是誰創造出來的
阿拉伯數字的起源 我們都知道,數學計算的基礎是阿拉伯數字:1、2、3、4、5、6、7、8、9、0。離開這些數字,我們無法進行計算。其實,這些阿拉伯數字並不是阿拉伯人發明創造的,而是發源於古印度,後來被阿拉伯人掌握、改進,並傳到了西方,西方人便將這些數字稱為阿拉伯數字。以後,以訛傳訛,世界各地都認同了這個說法。 阿拉伯數字是古代印度人在生產和實踐中逐步創造出來的。 在古代印度,進行城市建設時需要設計和規劃,進行祭祀時需要計算日月星辰的運行,於是,數學計算就產生了。大約在公元前3000年,印度河流域居民的數字就比較先進,而且採用了十進位的計算方法。 到公元前三世紀,印度出現了整套的數字,但在各地區的寫法並不完全一致,其中最有代表性的是婆羅門式:這一組數字在當時是比較常用的。它的特點是從「1」到「9」每個數都有專字。現代數字就是由這一組數字演化而來。在這一組數字中,還沒有出現「0」(零)的符號。「0」這個數字是到了笈多王朝(公元320—550年)時期才出現的。公元四世紀完成的數學著作《太陽手冊》中,已使用「0」的符號,當時只是實心小圓點「·」。後來,小圓點演化成為小圓圈「0」。這樣,一套從「1」到「0」的數字就趨於完善了。這是古代印度人民對世界文化的巨大貢獻。 印度數字首先傳到斯里蘭卡、緬甸、柬埔寨等印度的近鄰國家。 公元七到八世紀,地跨亞非歐三洲的阿拉伯帝國崛起。阿拉伯帝國在向四周擴張的同時,阿拉伯人也廣泛汲取古代希臘、羅馬、印度等國的先進文化,大量翻譯這些國家的科學著作。公元771年,印度的一位旅行家毛卡經過長途跋涉,來到了阿拉伯帝國阿拔斯王朝首都巴格達。毛卡把隨身攜帶的一部印度天文學著作《西德罕塔》,獻給了當時的哈里發(國王)曼蘇爾。曼蘇爾十分珍愛這部書,下令翻譯家將它譯為阿拉伯文。譯本取名《信德欣德》。這部著作中應用了大量的印度數字。由此,印度數字便被阿拉伯人吸收和採納。 此後,阿拉伯人逐漸放棄了他們原來作為計算符號的28個字母,而廣泛採用印度數字,並且在實踐中還對印度數字加以修改完善,使之更便於書寫。 阿拉伯人掌握了印度數字後,很快又把它介紹給歐洲人。中世紀的歐洲人,在計數時使用的是冗長的羅馬數字,十分不方便。因此,簡單而明了的印度數字一傳到歐洲,就受到歐洲人的歡迎。可是,開始時印度數字取代羅馬數字,卻遭到了基督教教會的強烈反對,因為這是來自「異教徒」的知識。但實踐證明印度數字遠遠優於羅馬數字。 1202年,義大利出版了一本重要的數學書籍《計算之書》,書中廣泛使用了由阿拉伯人改進的印度數字,它標志著新數字在歐洲使用的開始。這本書共分十五章。在第一章開頭就寫道:「印度的九個數目字是『9、8、7、6、5、4、3、2、1』,用這九個數字以及阿拉伯人叫做『零』的記號『0』,任何數都可以表示出來。」 隨著歲月的推移,到十四世紀,中國印刷術傳到歐洲,更加速了印度數字在歐洲的推廣與應用。印度數字逐漸為全歐洲人所採用。 西方人接受了經阿拉伯傳來的印度數字,但他們當時忽視了古代印度人,而只認為是阿拉伯人的功績,因而稱其為阿拉伯數字,這個錯誤的稱呼一直流傳至今。參考資料: http://post..com/f?kz=214503463
⑷ 數學是誰創造的
據說是阿拉伯人,人類勞動智慧的結晶!
⑸ 常用的數學符號是誰創造出來的
人們會計算加法、減法、乘法和除法已經有好幾千年的歷史了。
但是使用+、-、×、÷等數學符號卻是近幾百年的事。那麼,這些符號是由誰創造出來的呢?
加、減號(+、-),是15世紀德國數學家魏德曼首創的。他在橫線上加一豎,表示增加、合並的意思;在加號上去掉一豎表示減少、拿去的意思。
乘號(×),是17世紀英國數學家歐德萊最先使用的。因為乘法與加法有一定的聯系,所以他把加號斜著寫表示相乘。後來,德國數學家萊布尼茲認為「×」易與字母「x」混淆,主張用「·」號,至今「×」與「·」並用。
除號(÷),是17世紀瑞士數學家雷恩首先使用的。他用一道橫線把兩個圓點分開,表示分解的意思。後來萊布尼茲主張用「:」作除號,與當時流行的比號一致。現在有些國家的除號和比號都用「:」表示。
等號(=),是16世紀英國學者列科爾德創造的,他用兩條平行而又相等的直線來表示兩數相等。
中括弧()和大括弧(),是16世紀英國數學家魏治德創造的。
大於號(>)和小於號(<),是17世紀的數學家哈里奧特創立的。
這些數學符號既簡單,又方便。使用它們,是數學上的一大進步。
⑹ 數學這個詞是誰發明的
數學(mathematics;希臘語:μαθηματικά)這一詞在西方源自於古希臘語的μάθημα(máthēma),其有學習、學問、科學,以及另外還有個較狹隘且技術性的意義-「數學研究」,即使在其語源內。其形容詞μαθηματικός(mathēmatikós),意義為和學習有關的或用功的,亦會被用來指數學的。其在英語中表面上的復數形式,及在法語中的表面復數形式les mathématiques,可溯至拉丁文的中性復數mathematica,由西塞羅譯自希臘文復數τα μαθηματικά(ta mathēmatiká),此一希臘語被亞里士多德拿來指「萬物皆數」的概念。(拉丁文:Mathemetica)原意是數和數數的技術。
⑺ 誰發明了數學
1、數學起源於人類早期的生產活動,古巴比倫人從遠古時代開始已經積累了一定的數學知識,並能應用實際問題。
2、從數學本身看,他們的數學知識也只是觀察和經驗所得,沒有綜合結論和證明,但也要充分肯定他們對數學所做出的貢獻。
3、亞里士多德把數學定義為「數量科學」,這個定義直到18世紀。從19世紀開始,數學研究越來越嚴格,開始涉及與數量和量度無明確關系的群論和投影幾何等抽象主題,數學家和哲學家開始提出各種新的定義。
3、數學語言亦對初學者而言感到困難,如何使這些字有著比日常用語更精確的意思,亦困惱著初學者,如開放和域等字在數學里有著特別的意思,數學術語亦包括如同胚及可積性等專有名詞。
但使用這些特別符號和專有術語是有其原因的:數學需要比日常用語更多的精確性.數學家將此對語言及邏輯精確性的要求稱為「嚴謹」
4、嚴謹是數學證明中很重要且基本的一部分,數學家希望他們的定理以系統化的推理依著公理被推論下去.這是為了避免依著不可靠的直觀,從而得出錯誤的「定理」或"證明",而這情形在歷史上曾出現過許多的例子。
5、在數學中被期許的嚴謹程度因著時間而不同:希臘人期許著仔細的論點,但在牛頓的時代,所使用的方法則較不嚴謹,牛頓為了解決問題所作的定義,到了十九世紀才讓數學家用嚴謹的分析及正式的證明妥善處理。
數學家們則持續地在爭論電腦輔助證明的嚴謹度.當大量的計算難以被驗證時,其證明亦很難說是有效地嚴謹。
(7)數學術語誰創造的擴展閱讀
美國舊金山州立大學的研究人員對125名大學生進行試驗。學生們先填寫匿名問卷,給考數學時的焦慮程度打分,並描述自己在考試時的心理壓力症狀。
隨後,參試者接受簡單的數學測試——將843連續減去7,持續15秒。一組學生放鬆身體並趴在桌上做運算,另一組人挺直腰板做題。結果表明,在直坐的姿勢下做數學題的參試者平均運算效率更高。
研究人員表示,對數學測試感到焦慮的人,越是趴坐,越無法清晰思考。因為彎腰駝背是一種防禦性的姿勢,容易觸發大腦的負面信息。即使是喜歡做數學題的學生,挺直坐好時的答題效率也高於趴著坐。
研究作者勞倫·梅森說:「人們從小學開始就對自己的數學能力有了自我評估。消極的數學科目自我評價有可能會貫穿、影響孩子一生。
新研究成果告訴對數學不自信的學生們,一個簡單的體態改變可以幫助我們在壓力下做出更好的表現。不僅是數學,音樂家在表演過程中可以因保持良好的姿勢而獲益,公共演說家和運動員也一樣。
參考資料:網路-數學、人民網-做數學沒信心?挺起腰板,數學成績好
⑻ 數學符號是由誰發明的
"+"號是由拉丁文"et"("和"的意思)演變而來的.十六世紀,義大利科學家塔塔里亞用義大利文"più"(加的意思)的第一個字母表示加,草為"μ"最後都變成了"+"號.
"-"號是從拉丁文"minus"("減"的意思)演變來的,簡寫m,再省略掉字母,就成了"-"了.
也有人說,賣酒的商人用"-"表示酒桶里的酒賣了多少.以後,當把新酒灌入大桶的時候,就在"-"上加一豎,意思是把原線條勾銷,這樣就成了個"+"號.
到了十五世紀,德國數學家魏德美正式確定:"+"用作加號,"-"用作減號.
乘號曾經用過十幾種,現在通用兩種.一個是"×",最早是英國數學家奧屈特1631年提出的;一個是"· ",最早是英國數學家赫銳奧特首創的.德國數學家萊布尼茨認為:"×"號象拉丁字母"X",加以反對,而贊成用"· "號.他自己還提出用"п"表示相乘.可是這個符號現在應用到集合論中去了.
到了十八世紀,美國數學家歐德萊確定,把"×"作為乘號.他認為"×"是"+"斜起來寫,是另一種表示增加的符號.
"÷"最初作為減號,在歐洲大陸長期流行.直到1631年英國數學家奧屈特用":"表示除或比,另外有人用"-"(除線)表示除.後來瑞士數學家拉哈在他所著的《代數學》里,才根據群眾創造,正式將"÷"作為除號.
平方根號曾經用拉丁文"Radix"(根)的首尾兩個字母合並起來表示,十七世紀初葉,法國數學家笛卡兒在他的《幾何學》中,第一次用"√"表示根號."r"是由拉丁字線"r"變,"--"是括線.
十六世紀法國數學家維葉特用"="表示兩個量的差別.可是英國牛津大學數學、修辭學教授列考爾德覺得:用兩條平行而又相等的直線來表示兩數相等是最合適不過的了,於是等於符號"="就從1540年開始使用起來.
1591年,法國數學家韋達在菱中大量使用這個符號,才逐漸為人們接受.十七世紀德國萊布尼茨廣泛使用了"="號,他還在幾何學中用"∽"表示相似,用"≌"表示全等.
大於號"〉"和小於號"〈",是1631年英國著名代數學家赫銳奧特創用.至於「≯""≮"、"≠"
這三個符號的出現,是很晚很晚的事了.大括弧"{ }"和中括弧"[ ]"是代數創始人之一魏治德創造的.
⑼ 數學是誰創造出來的
數學,其英文是mathematics,這是一個復數名詞,「數學曾經是四門學科:算術、幾何、天文學和音樂,處於一種比語法、修辭和辯證法這三門學科更高的地位。」
自古以來,多數人把數學看成是一種知識體系,是經過嚴密的邏輯推理而形成的系統化的理論知識總和,它既反映了人們對「現實世界的空間形式和數量關系(恩格斯)」的認識(恩格斯),又反映了人們對「可能的量的關系和形式」的認識。數學既可以來自現實世界的直接抽象,也可以來自人類思維的勞動創造。
從人類社會的發展史看,人們對數學本質特徵的認識在不斷變化和深化。「數學的根源在於普通的常識,最顯著的例子是非負整數。"歐幾里德的算術來源於普通常識中的非負整數,而且直到19世紀中葉,對於數的科學探索還停留在普通的常識,」另一個例子是幾何中的相似性,「在個體發展中幾何學甚至先於算術」,其「最早的徵兆之一是相似性的知識,」相似性知識被發現得如此之早,「就象是大生的。」因此,19世紀以前,人們普遍認為數學是一門自然科學、經驗科學,因為那時的數學與現實之間的聯系非常密切,隨著數學研究的不斷深入,從19世紀中葉以後,數學是一門演繹科學的觀點逐漸占據主導地位,這種觀點在布爾巴基學派的研究中得到發展,他們認為數學是研究結構的科學,一切數學都建立在代數結構、序結構和拓撲結構這三種母結構之上。與這種觀點相對應,從古希臘的柏拉圖開始,許多人認為數學是研究模式的學問,數學家懷特海(A. N. Whiiehead,186----1947)在《數學與善》中說,「數學的本質特徵就是:在從模式化的個體作抽象的過程中對模式進行研究,」數學對於理解模式和分析模式之間的關系,是最強有力的技術。」1931年,歌德爾(K,G0de1,1978)不完全性定理的證明,宣告了公理化邏輯演繹系統中存在的缺憾,這樣,人們又想到了數學是經驗科學的觀點,著名數學家馮·諾伊曼就認為,數學兼有演繹科學和經驗科學兩種特性。
對於上述關於數學本質特徵的看法,我們應當以歷史的眼光來分析,實際上,對數本質特徵的認識是隨數學的發展而發展的。由於數學源於分配物品、計算時間、丈量土地和容積等實踐,因而這時的數學對象(作為抽象思維的產物)與客觀實在是非常接近的,人們能夠很容易地找到數學概念的現實原型,這樣,人們自然地認為數學是一種經驗科學;隨著數學研究的深入,非歐幾何、抽象代數和集合論等的產生,特別是現代數學向抽象、多元、高維發展,人們的注意力集中在這些抽象對象上,數學與現實之間的距離越來越遠,而且數學證明(作為一種演繹推理)在數學研究中占據了重要地位,因此,出現了認為數學是人類思維的自由創造物,是研究量的關系的科學,是研究抽象結構的理論,是關於模式的學問,等等觀點。這些認識,既反映了人們對數學理解的深化,也是人們從不同側面對數學進行認識的結果。正如有人所說的,「恩格斯的關於數學是研究現實世界的數量關系和空間形式的提法與布爾巴基的結構觀點是不矛盾的,前者反映了數學的來源,後者反映了現代數學的水平,現代數學是一座由一系列抽象結構建成的大廈。」而關於數學是研究模式的學問的說法,則是從數學的抽象過程和抽象水平的角度對數學本質特徵的闡釋,另外,從思想根源上來看,人們之所以把數學看成是演繹科學、研究結構的科學,是基於人類對數學推理的必然性、准確性的那種與生俱來的信念,是對人類自身理性的能力、根源和力量的信心的集中體現,因此人們認為,發展數學理論的這套方法,即從不證自明的公理出發進行演繹推理,是絕對可靠的,也即如果公理是真的,那麼由它演繹出來的結論也一定是真的,通過應用這些看起來清晰、正確、完美的邏輯,數學家們得出的結論顯然是毋庸置疑的、無可辯駁的。
事實上,上述對數學本質特徵的認識是從數學的來源、存在方式、抽象水平等方面進行的,並且主要是從數學研究的結果來看數學的本質特徵的。顯然,結果(作為一種理論的演繹體系)並不能反映數學的全貌,組成數學整體的另一個非常重要的方面是數學研究的過程,而且從總體上來說,數學是一個動態的過程,是一個「思維的實驗過程」,是數學真理的抽象概括過程。邏輯演繹體系則是這個過程的一種自然結果。在數學研究的過程中,數學對象的豐富、生動且富於變化的一面才得以充分展示。波利亞(G. Poliva,1888一1985)認為,「數學有兩個側面,它是歐幾里德式的嚴謹科學,但也是別的什麼東西。由歐幾里德方法提出來的數學看來象是一門系統的演繹科學,但在創造過程中的數學看來卻像是一門實驗性的歸納科學。」弗賴登塔爾說,「數學是一種相當特殊的活動,這種觀點「是區別於數學作為印在書上和銘,記在腦子里的東西。」他認為,數學家或者數學教科書喜歡把數學表示成「一種組織得很好的狀態,」也即「數學的形式」是數學家將數學(活動)內容經過自己的組織(活動)而形成的;但對大多數人來說,他們是把數學當成一種工具,他們不能沒有數學是因為他們需要應用數學,這就是,對於大眾來說,是要通過數學的形式來學習數學的內容,從而學會相應的(應用數學的)活動。這大概就是弗賴登塔爾所說的「數學是在內容和形式的互相影響之中的一種發現和組織的活動」的含義。菲茨拜因(Efraim Fischbein)說,「數學家的理想是要獲得嚴謹的、條理清楚的、具有邏輯結構的知識實體,這一事實並不排除必須將數學看成是個創造性過程:數學本質上是人類活動,數學是由人類發明的,」數學活動由形式的、演算法的與直覺的等三個基本成分之間的相互作用構成。庫朗和羅賓遜(Courani Robbins)也說,「數學是人類意志的表達,反映積極的意願、深思熟慮的推理,以及精美而完善的願望,它的基本要素是邏輯與直覺、分析與構造、一般性與個別性。雖然不同的傳統可能強調不同的側面,但只有這些對立勢力的相互作用,以及為它們的綜合所作的奮斗,才構成數學科學的生命、效用與高度的價值。」
另外,對數學還有一些更加廣義的理解。如,有人認為,「數學是一種文化體系」,「數學是一種語言」,數學活動是社會性的,它是在人類文明發展的歷史進程中,人類認識自然、適應和改造自然、完善自我與社會的一種高度智慧的結晶。數學對人類的思維方式產生了關鍵性的影響.也有人認為,數學是一門藝術,「和把數學看作一門學科相比,我幾乎更喜歡把它看作一門藝術,因為數學家在理性世界指導下(雖然不是控制下)所表現出的經久的創造性活動,具有和藝術家的,例如畫家的活動相似之處,這是真實的而並非臆造的。數學家的嚴格的演繹推理在這里可以比作專門注技巧。就像一個人若不具備一定量的技能就不能成為畫家一樣,不具備一定水平的精確推理能力就不能成為數學家,這些品質是最基本的,它與其它一些要微妙得多的品質共同構成一個優秀的藝術家或優秀的數學家的素質,其中最主要的一條在兩種情況下都是想像力。」「數學是推理的音樂,」而「音樂是形象的數學」.這是從數學研究的過程和數學家應具備的品質來論述數學的本質,還有人把數學看成是一種對待事物的基本態度和方法,一種精神和觀念,即數學精神、數學觀念和態度。尼斯(Mogens Niss)等在《社會中的數學》一文中認為,數學是一門學科,「在認識論的意義上它是一門科學,目標是要建立、描述和理解某些領域中的對象、現象、關系和機制等。如果這個領域是由我們通常認為的數學實體所構成的,數學就扮演著純粹科學的角色。在這種情況下,數學以內在的自我發展和自我理解為目標,獨立於外部世界,另一方面,如果所考慮的領域存在於數學之外,數學就起著用科學的作用,數學的這兩個側面之間的差異並非數學內容本身的問題,而是人們所關注的焦點不同。無論是純粹的還是應用的,作為科學的數學有助於產生知識和洞察力。數學也是一個工具、產品以及過程構成的系統,它有助於我們作出與掌握數學以外的實踐領域有關的決定和行動,數學是美學的一個領域,能為許多醉心其中的人們提供對美感、愉悅和激動的體驗,作為一門學科,數學的傳播和發展都要求它能被新一代的人們所掌握。數學的學習不會同時而自動地進行,需要靠人來傳授,所以,數學也是我們社會的教育體系中的一個教學科目.」
從上所述可以看出,人們是從數學內部(又從數學的內容、表現形式及研究過程等幾個角度)。數學與社會的關系、數學與其它學科的關系、數學與人的發展的關系等幾個方面來討論數學的性質的。它們都從一個側面反映了數學的本質特徵,為我們全面認識數學的性質提供了一個視角。
基於對數學本質特徵的上述認識,人們也從不同側面討論了數學的具體特點。比較普遍的觀點是,數學有抽象性、精確性和應用的廣泛性等特點,其中最本質的特點是抽象性。A,。亞歷山大洛夫說,「甚至對數學只有很膚淺的知識就能容易地覺察到數學的這些特點:第一是它的抽象性,第二是精確性,或者更好他說是邏輯的嚴格性以及它的結論的確定性,最後是它的應用的極端廣泛性」王梓坤說,「數學的特點是:內容的抽象性、應用的廣泛性、推理的嚴謹性和結論的明確必」這種看法主要從數學的內容、表現形式和數學的作用等方面來理解數學的特點,是數學特點的一個方面。另外,從數學研究的過程方面、數學與其它學科之間的關系方面來看,數學還有形象性、似真性、擬經驗性。「可證偽性」的特點。對數學特點的認識也是有時代特徵的,例如,關於數學的嚴謹性,在各個數學歷史發展時期有不同的標准,從歐氏幾何到羅巴切夫斯基幾何再到希爾伯特公理體系,關於嚴謹性的評價標准有很大差異,尤其是哥德爾提出並證明了「不完備性定理…以後,人們發現即使是公理化這一曾經被極度推崇的嚴謹的科學方法也是有缺陷的。因此,數學的嚴謹性是在數學發展歷史中表現出來的,具有相對性。關於數學的似真性,波利亞在他的《數學與猜想》中指出,「數學被人看作是一門論證科學。然而這僅僅是它的一個方面,以最後確定的形式出現的定型的數學,好像是僅含證明的純論證性的材料,然而,數學的創造過程是與任何其它知識的創造過程一樣的,在證明一個數學定理之前,你先得猜測這個定理的內容,在你完全作出詳細證明之前,你先得推測證明的思路,你先得把觀察到的結果加以綜合然後加以類比.你得一次又一次地進行嘗試。數學家的創造性工作成果是論證推理,即證明;但是這個證明是通過合情推理,通過猜想而發現的。只要數學的學習過程稍能反映出數學的發明過程的話,那麼就應當讓猜測、合情推理佔有適當的位置。」正是從這個角度,我們說數學的確定性是相對的,有條件的,對數學的形象性、似真性、擬經驗性。「可證偽性」特點的強調,實際上是突出了數學研究中觀察、實驗、分析。比較、類比、歸納、聯想等思維過程的重要性。