集合论文献阅读
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康托尔是德国一名伟大的数学家,康托尔创立了集合论。下面是我带来的关于康托尔的集合论论文的内容,欢迎阅读参考!
康托尔的集合论论文篇1:《基于集合论思想的人性》
摘要:作为人类,我们有必要去了解自己,这样才能更加地进步。人性是从根本上决定并解释着人类行为的那些人类天性。本文利用集合论的思想对此进行了一些讨论。
关键词:人性;理性;社会性;自然性;集合论思想
一、引言
在长期以来的生活中,人类的大脑会在无意识的作用下储存某些事物的信息,由于并没有通过大脑严谨的思考,所以这些信息大部分是外在的,只是事物表面的一些形态特征而已。这些信息并非零散的分布,之间没有联系。而是之间存在着一定的关联,虽然结构不严谨,可能其中会有错误。但是有时候却可以起到一定的作用。但是我们不能仅依靠这样的意识形态,因为我们有自我意识,需要不断完善,不断进步。依靠这样的意识是不可能看到事物的本质的。
有时候你问某个人为什么,他可能会答道:“凭直觉”。我并不否认直觉所带来的“便利”,但这种“便利”是给自己不去思考事物本质的借口。直觉也是一种意识形态,但是这种意识是在潜意识之下的,这样意识的形成也是要通过长时间的作用。大脑可以自己不断地调整,不断地完善,但是这个过程相当缓慢。要进步可不能依靠这样的思想。
现在我想说的是,我们必须减少对这些意识的依赖。因为这些意识都不是通过严谨的思考之后得到的产物,所以用这样的意识去做出一些反应是很容易出错的。这也会阻碍我们对真实世界的探索。我们应该挖掘出这样的意识,分析其中的思想结构,将不好的思想去掉,并且把有缺陷的思想不断加强和完善。这样一来,我们就会更加理性。人就具有这样的性质——理性。因此人类才能进步,文明才能发展。
二、理论分析
假设A={a1,a2,…,an},B={b1,b2,…,bm}。若A?奂B,则说明A中的n个元素均可以在B中找到,且m>n。反之,说明中的个元素均可以在A中找到,且n>m。若A=B,则说明中的所有元素与B中的所有元素相同,且n=m。如果某一个元素可以在集合A中找到,那么记作a∈A。
结合以上思想,对人与动物进行分析,动物={青蛙,鱼,狗,猫,人,……},可以看出人是属于动物的,即人动物。并且将这样的集合叫做普通集合,以区分下面所叙述的性质集合。既然青蛙,鱼,狗,猫,人等都属于动物,那么也就是说它们具有共同的性质,比如:没有细胞壁,必须利用现成的有机物获得能量,无叶绿体,能自由移动等。但是人除了这些共同性质之外,还有其他的性质。也就是说,从性质集合上看,动物的性质集合包含于人的性质集合中的。即动物的所有性质,人类均有。我们将性质集合中的元素命名为“属差”,而将普通集合命名为“种”,普通集合中的元素命名为“属”。
如果B的性质集合包含于A的性质集合,那么A和B就具有相同的属差,并且B的所有属差均是A中的属差。属差越多,则性质集合的表述范围就越小,即越受限制。那么B显然比A的表述范围大。说明B可以述说A,即A是B,其中A就是主词,而B就是宾词,则B的所有属差是A的属差。
那么按照上面所说,动物可以表述人,即人是动物。“人”的属差比“动物”的要多,也就是限制的条件要多一些。
有些存在于主体中的事物,其定义是不能用来表述一个主体的。例如:对于白人来说,“白”就依存于身体这个主体,并被用来表述身体这个主体,也就是说身体可以被说成是白的,但是要注意,“白”的定义却不能被用来表述身体。
属和种的属差都可适用于第一实体,种的属差适用于属,所以属和种决定了实体的性质。例如:“人”和“动物”的属差都可适用于个别的人,可以说人是动物,个别的人是人,个别的人是动物。也可以这样想:对“动物”的定义肯定也适用于对“人”的定义,因为“人”是属于“动物”的。所谓的“第一实体”,比如“个别的人”、“个别的老虎”等,是真实存在的个体,并不依存于其他个体。[1]
属差的定义也能适用于属和个体,并且还可以用来表述属和个体。例如:“有脚的”、“有手的”的定义也可以适用于“人”和个别的人。并且还可以说“人”和个别的人是“有手的”。既然属差的定义可以适用于个体,那么属差也就可以决定了个体的性质。而且这些性质都可以用属差表述其个体。
分析到这里,我们应该感觉到有点思路了。也就是我们现在要找到这样的属差,然后根据这些属差的定义来表述个体。
但是还有一个前提,那就是个别的人是不是实体呢?因为刚才我们得到一个结论:属和种决定了实体的性质。也就是这些分析都是以实体作为前提的。所以我们要知道个别的人是不是实体。其实我们从实体最原始,最根本的定义出发,个别的人的确属于实体,因为是真实存在的,并且不依存于其他主体。
三、结果分析
1.人具有理性:有一篇关于鱼“自杀”的报道。我就在想鱼如何“自杀”的呢?自杀就说明鱼有自我意识,能够自己选择死亡。但科学上表明自然界(这里并不指整个宇宙)中除人类外,其他动物都只有直接意识,而没有自我意识。难道科学不客观?其实并非这样,只不过是媒体的故意渲染而已。鱼只是因为环境的改变而做出本能的反应,这样的本能就是直接意识,鱼并没有思考这样做会不会导致死亡,只是出于本能。那么人与其他动物相比,不同之处就在于人有理性。
比如一只老虎饿了,看到食物就会扑上去吃。但是人饿了却不会看到食物就扑上去,而要想想这能不能吃。这就是与其他动物的不同之处。也就是说“理性”是“人”的一个属差。
2.人具有社会性:人处在社会之中,与其他个体之间进行沟通,交流信息。进行物质的分享、分割和交换。社会是互动的,不可能是个别的个体所支撑。也就说明我们身处社会,只有聚集起来才能共同完成分享、分割和交换。有人说自己很孤独,其实这并不是真正的孤独,也不可能存在真正的孤独。因为人不可能摆脱社会性而存在。可能有人会对刚才我说的“不会有真正的孤独”有意见,他们会说:“既然没有孤独,那么创造这个词不就没意义吗?”孤独只不过是人们的感受,感受并不能反应事物的真实规律。所以我在之前也说过,我们必须放弃一些错误的思想。这样才不会被感觉和表面现象所蒙蔽。
在人类社会这个庞大的群体性活动中,无论是什么简单的活动,都不可避免要与其他个体进行信息传达。这样人类才能发展和繁衍下去。这样说来,动物也应当存在社会性。这显然是肯定的。一些动物也是具有这样的性质的,例如:蚂蚁,蜜蜂等。可见“社会性”也是“人”的一个属差。
3.人具有自然性:人类是自然界中的一员,就不可能不具有自然性。人类的组织结构、生理结构和自然界交往过程所产生的一些基本特征都表现出人的自然性。人类不可能脱离自然性而独立存在。而其他生物也一样具有这样的性质。所以“自然性”也是“人”的一个属差。
四、结束语
我们作为人类,有必要去了解自己,这样才能更加地进步。通过集合论的思想来分析人性,是本文的亮点。除了三个性质外,还存在着其他的性质。在这里由于自己的智慧有限,没有给出更多的性质,但是本文重点是在于提供一个可行的分析 方法 。通过数学的逻辑,会使得分析变得更加严谨和系统化。这是本文做出的大胆尝试。
参考文献:
[1]亚里士多德.亚里士多德全集(第一卷)[M].苗力田,译.北京:中国人民大学出版社,1990.
康托尔的集合论论文篇2:《集合论与第三次数学危机》
数学的产生和发展,始终与人类社会的生产和生活有着密不可分的联系。在新教材中,任何一个新概念的引入,都特别强调它的现实背景、数学理论发展背景或数学发展的历史背景,只有这样才能让学生感到知识发展水到渠成。所以特别希望在教学中能不时渗透数学史的相关知识,充分发挥和利用数学史的 教育 价值,使学生通过了解数学史,而更加全面更加深刻地理解数学、感悟数学。
一、集合论的诞生
一般认为,集合论诞生于1873年底。1873年11月29日,康托尔(,1845-1918)在给戴德金(Julius Wilhelm Richard Dedekind,1831—1916)的信中提问“正整数集合与实数集合之间能否一一对应起来?”这是一个导致集合论产生的大问题。几天后,康托尔用反证法证明了此问题的否定性结果,“实数是不可数集”,并将这一结果以标题为《关于全体实代数数集合的一个性质》的论文发表在德国《克莱尔数学杂志》上,这是“关于无穷集合论的第一篇革命性论文”,在其系列论文中,他首次定义了集合、无穷集合、导集、序数、集合运算等,康托尔的这篇 文章 标志着集合论的诞生。
二、集合论成为现代数学大厦的基础
康托尔的集合论是数学史上最具革命性和创造性的理论,他处理了数学上最棘手的对象——无穷集合,让无数因“无穷”而困扰许久的数学家们在这种神奇的数学世界找回了自己的精神家园。它的概念和方法渗透到了代数、拓扑和分析等许多数学分支,甚至渗透到物理学等其他自然学科,为这些学科提供了奠基的方法。几乎可以说,没有集合论的观点,很难对现代数学获得一个深刻的理解。
集合论诞生的前后20年里,经历千辛万苦,但最终获得了世界的承认,到了20世纪初,集合论已经得到数学家们的普遍赞同,大家一致认为,一切数学成果都可以建立在集合论的基础之上了,简言之,借助集合论的概念,便可以建立起整个数学大厦,就连集合论诞生之初强烈反对的著名数学家庞加莱(Jules Henri Poincaré,1854-1912)也兴高采烈地在1900年的第二次国际数学家大会上宣布:“借助集合论概念,我们可以建造整个数学大厦。今天,我们可以说绝对的严格性已经达到了。”然而,好景不长,一个震惊数学界的消息传出,集合论是有漏洞的!如果是这样,则意味着数学大厦的基础出现了漏洞,对数学界来说,这将是多么可怕啊!
三、罗素(Bertrand Russell,1872-1970)悖论导致第三次数学危机
1903年,英国数学家罗素在《数学原理》一书上给出一个悖论,很清楚地表现出集合论的矛盾,从而动摇了整个数学的基础,导致了数学危机的产生,史称“第三次数学危机”。
罗素构造了一个所有不属于自身(即不包含自身作为元素)的集合R,现在问R是否属于R?如果R属于R,则R满足R的定义,因此R不属于自身,即R不属于R。另一方面,如果R不属于R,则R不满足R的定义,因此R应属于自身,即R属于R,这样,不论任何情况都存在矛盾,这就是有名的罗素悖论(也称理发师悖论)。
罗素悖论不仅动摇了整个数学大厦的基础,也波及到了逻辑领域,德国的著名逻辑学家弗里兹在他的关于集合的基础理论完稿而即将付印时,收到了罗素关于这一悖论的信,他立刻发现,自己忙了很久得出的一系列结果却被这条悖论搅得一团糟,他只能在自己著作的末尾写道:“一个科学家所碰到的最倒霉的事,莫过于是在他的工作即将完成时却发现所干的工作的基础崩溃了。”这样,罗素悖论就影响到了一向被认为极为严谨的两门学科——数学和逻辑学。
四、消除悖论,化解危机
罗素悖论的存在,明确地表示集合论的某些地方是有毛病的,由于20世纪的数学是建立在集合论上的,因此,许多数学家开始致力于消除矛盾,化解危机。数学家纷纷提出自己的解决方案,希望能够通过对康托尔的集合论进行改造,通过对集合定义加以限制来排除悖论,这就需要建立新的原则。
在20世纪初,大概有两种方法。一种是1908年由数学家策梅洛(Zermelo,Ernst Friedrich Ferdinand,1871~1953)提出的公理化集合论,把原来直观的集合概念建立在严格的公理基础上,对集合加以充分的限制以消除所知道的矛盾,从而避免悖论的出现,这就是集合论发展的第二阶段:公理化集合。
解铃还须系铃人,在此之前,危机的制造者罗素在他的著作中提出了层次的理论以解决这个矛盾,又称分支类型化。不过这个层次理论十分复杂,而策梅洛则把这个方法加以简化,提出了“决定性公理(外延公理)、初等集合公理、分离公理组、幂集合公理、并集合公理、选择公理和无穷公理”,通过引进这七条公理限制排除了一些不适当的集合,从而消除了罗素悖论产生的条件。后来,策梅洛的公理系统又经其他人,特别是弗兰克尔(el)和斯科伦()的修正和补充,成为现代标准的“策梅洛——弗兰克尔公理系统(简称ZF系统)”,这样,数学又回到严谨和无矛盾的领域,而且更促使一门新的数学分支——《基础数学》迅速发展。
五、危机的启示
从康托尔集合论的提出至今,时间已经过去了一百多年,数学又发生了巨大的变化,而这一切都与康托尔的开拓性工作密不可分,也和数学家们的艰辛努力密不可分。从危机的产生到解决,我们可以看到,数学的发展跟提出问题和面对困难是离不开的,期间要经历无数的挫折和失败,但是只要坚持,终会走向成功。
矛盾的消除,危机的化解,往往给数学带来新的内容,新的变化,甚至革命性的变革,这也反映出矛盾斗争是事物发展的历史性动力的基本原理。正如数学家克莱因(FelixChristianKlein1849-1925)在《数学——确定性丧失》中说:“与未来的数学相关的不确定性和可疑,将取代过去的确定性和自满,虽然这次悖论已经找到解释,危机也已化解,但是更多的还是未知,因为只要仔细分析,矛盾又将会被认识更为深刻的研究者发现,这种发现不应该被认为是‘危机’,而应该感到,下一个突破的机会来到了。”
参考文献:
1.《普通高中课程标准实验教科书——数学必修1》教师教学用,人民教育出版社
2.胡作玄,《第三次数学危机》
康托尔的集合论论文篇3:《模糊集合论视角下的隐喻》
【摘 要】本文从模糊集合论的角度出发,研究隐喻解读过程中的逻辑真值问题,揭示出隐喻的模糊性是固有的,客观的,对人类认识世界以及进行文学创作具有重要作用。
【关键词】模糊集合论;隐喻;文学创作
模糊性是自然语言的本质特征之一,客观事物自身范畴的模糊性、人类认知的局限性以及不同的话语语境均会导致模糊语言的形成。模糊集合论从诞生伊始,便开始了与诸多学科的交叉研究,与语言学的结合使得我们在语义研究方面有了新的视角。隐喻作为一种特殊的语义现象,其解读过程显现出模糊语言的特点。隐喻的模糊性反映出人类的潜逻辑规律,是客观的,隐性的,它不仅是人类心理范畴化的结果,也是人类模糊思维的产物,所以模糊集合论为我们研究解析隐喻开辟了新的窗口[1]。
1965年,美国控制论专家札德受语言模糊性的启发在《信息与控制》杂志上发表了论文《模糊集合》,最早提出了“模糊集合论”的概念。传统的集合论强调,任何一个集合的成员要么属于它(隶属度为1),要么不属于它(隶属度为0),只有两种真值情况[2]。但是如果对自然界中的诸多对象进行分类,我们经常会找不到能够精确判定其身份的依据。所以, 札德在论文《模糊集合》中对模糊集的定义为: 设X是由点构成的一个区间, 区间内的类属性元素用x表示, 即X ={x}。在区间X中,模糊集A由具有构成该集合元素属性的隶属函数fA(x)表示。该函数与区间[ 0, 1 ]内的任一实数相关联,此对应值表示x所具有的构成A的资格程度。如果区间内设置两个临界点, 即0 <β <α < 1, 那么我们就会获得一种三值逻辑: 如果fA(x) ≥α, 则x属于A;如果fA(x) ≤β, 则x不属于A; 如果隶属函数fA(x) 所表示的值位于α和β之间,则x具有一种相对于A的中间状态。模糊集合论之所以适用于语言研究,是因为语言范畴实际上就是某一个论域中的模糊集合。某一范畴中所有成员共有的典型属性构成此范畴的核心部分,它相当于集合的定义,这部分是明确的,清晰的;相比较而言,范畴的边缘却是模糊的,很难对其进行明确地界定,此部分相当于集合的外延,也就是构成该集合的所有元素。传统集合论实际上是二值逻辑,一个命题,即一个表达明确意义的陈述句,其真值只能是真(记作“1”),或者是假(记作“0”),没有第三种可能性。例如“汤姆是名学生”这个命题,只允许取值“1”或“0”。但是,如果我们将这个 句子 中的“学生”加个修饰词,变成“好学生”,问题就出现了。因为“好”是个模糊概念,其内涵容易辨认,外延却不明确。对于这样的命题,如果用传统的集合论就很难判断其真值。基于二值逻辑的缺陷,札德提出了“隶属度”的概念。即对于像“好”、“坏”这样的模糊概念的集合,规定其成员对该集合的隶属程度,可以取闭区间[0,1]内的任何实数值。模糊逻辑本质上是一种多值逻辑,这使得模糊集合论在研究隐喻时具有特别重要的价值。
模糊集合论为隐喻真值的合法性提供了依据。隐喻的理解有赖于对两组不同范畴的特征的识别,如果我们要把“A is B”视为隐喻,而非字面意思,那我们就需要确定A和B的所指。句法,语义以及语境都可以帮助我们确定其含义,但是最终还是意义的解读决定对相似属性和不同属性筛选的结果 [3]。要想理解隐喻所指双方语义属性的比较过程,我们可以求助于模糊集合论的概念。通过模糊不同集合的界限,隐喻所指某一集合的属性可以部分的与其他集合的属性相结合,进而克服精确定义所带来的阻碍。从语言的表层结构来看, 隐喻的本体集合与喻体集合是不相容的。如果我们运用模糊逻辑的开放性原理, 就可以对这两个不同集合中的属性进行对比区分, 找到相互类似的属性以及不具有可比性的属性。
以莎士比亚名句“Juliet is the sun.”(朱丽叶是太阳)为例: “太阳”是无生命语义标记的子集, “朱丽叶”是有生命语义标记的子集。由于这个隐喻指出了太阳对于人类的重要性与朱丽叶对于罗密欧的重要性之间的相似性,相关元素属性的隶属函数是一个小于1的值,使得此隐喻带有较强的启示力和暗示性。一般来讲,根据逻辑真值,可以把隐喻分为epiphor(表征性隐喻)与diaphor(暗示性隐喻)。威尔赖特( P. Wheelwright)在1962年出版的《隐喻和现实》(Metaphor and reality)中指出epiphor 的基本功能在于表达(express), 而diaphor的主要作用是暗示(suggest) [4]。隐喻所指的并置会引起语义集合的矛盾,所以有些学者把隐喻视为不合语法逻辑的实体。但是如果我们通过模糊集合论中三值逻辑来解读隐喻,我们就可以证明它的用法是正当的,合法的。根据扎德的标准, 0 <β <α < 1, 一种三值逻辑的可能性是成立的。如果我们再加入一个中间值γ,区间将变为0 <β <γ<α < 1, 这样三值逻辑就可以扩充为四值逻辑, 其真值分别为: Truth( fA (x) ≥α) 、Falsity( fA (x) ≤β) 、Diaphor (β < fA (x) <γ) 以及Epiphor (γ≤fA (x) <α) 。如果α的值趋近于1而β的值趋近于0, 并且中间区间的集合不包含任何 其它 元素, 那么这就是一个传统的二值逻辑。如果隶属函数值介于β到γ的区间,就会产生暗示性隐喻;如果隶属函数值介于γ到α的区间,就会产生表征性隐喻。隶属函数会发生变化,因为很多隐喻由于不断的重复使用,固定了所指之间的关系,暗示性隐喻也就会变成表征性隐喻,如果太过普遍,则会变成死隐喻。由此可见,模糊集合论很好的解释了隐喻解读过程中本体集合与喻体集合的冲突,使得双方在合理的范围内找到交集,而这个交集内的元素属性很可能不是唯一的,这就造成了隐喻解读的多样性与模糊性[5]。
隐喻的本质是模糊了本体集合和喻体集合之间的界限,从而来寻找两个集合的契合点。由于模糊集合论设定了三个区间边界α、β和γ, 并且0 <β <γ <α < 1,这种四值逻辑不仅有助于消除隐喻所指不同集合之间所存在的矛盾,而且揭示出隐喻的模糊性实际是固有的,客观存在的。隐喻的模糊性主要是指其解读对语境的依赖性。无论从隐喻的编码,还是解码过程来看,不同的人,不同的时期,不同的场合,同一隐喻可以被赋予不同的含义。正是隐喻的这种模糊性开启了人类的想象空间,文学作品中好的隐喻总是余音绕梁,让人回味无穷。我们的生活离不开隐喻,而在隐喻所创造的模糊世界里,我们非但没有因为模糊而影响生活,反而借用隐喻的模糊性我们能够更好地认识世界,改造世界。
【参考文献】
[1]Earl R. MacCORMAC, METAPHORS AND FUZZY SET[J].Fuzzy sets and systems. 1982(7).
[2] Set. Information and Control.1965(8).
[3]安军.隐喻的逻辑特征[J].哲学研究,2007(2).
[4]苏联波.隐喻的模糊化认知机制研究[J].成都大学学报(社科版),2011(5).
[5]束定芳.论隐喻的基本类型及句法和语义特征[J].外国语,2000(1).
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巴迪欧:数学本体论
无睡意哲学课 巴迪欧:数学本体论 EP93
阿兰.巴迪欧(Alain Badiou)在现代哲学可说是自成一家,与在法国流行的解构主义、后结构主义等浪潮相反。这些流行的思想(跟从海德格的思路)提出颠覆形而上学、本体论在哲学的位置,尝试思考传统哲学的外界/他者(outside/other)。巴迪欧却反其道而行,提出了一套全新的本体论--数学本体论(mathematical ontology)用以抗衡解构主义、后现代等思潮。巴迪欧在Logics of Worlds中统称这些思想为「民主唯物主义」(democratic materialism),因为他们相信这个世界只有身体与语言(There are only bodies and languages),而不同的身体与语言都拥有同等存在的权利;巴迪欧把自己的哲学称为唯物辩证,认为这个世界只有身体与语言,除了真理(there are only bodies and languages, except that there are truths)。
在一个「怀疑的解释学」(hermeneutics of suspicion)流行的年代,巴迪欧重提真理不免显得不合时宜。从德希达、傅柯等到罗蒂、奎恩等,哲学从不同角度怀疑真理的绝对性,而逻辑、哲学、历史真理等传统真理概念(真理符应论,correspondence theory of truth)的确有很多漏洞。因此,我们对巴迪欧哲学的第一反应都是一种怀疑--在一个不再相信绝对的年代,我们还能谈论真理吗?
但从他自称为唯物辩证这个举动中,我们已可以看出巴迪欧对真理的热诚从何而来。从他最早的著作和参与的社会运动到现在,他都是一个坚定不移的共产主义者。作为路易.阿图塞(Louis Pierre Althusser)的学生,阿图塞式的共产哲学对他影响深远。在Metapolitics一书中,巴迪欧更说所有当代哲学必须从阿图塞的哲学观开始。这哲学观提出马克思是思想史中重大的思想革命(epistemological break),指出唯物辩证的科学根基。在阿图塞的思想史观里,每一个科学革命都导致一场哲学革命,而当代哲学的使命就是尝试在哲学领域推行一场受马克思的革命(即是政治)所造就(condition)的革命。
但阿图塞的哲学面对众多困局,而他的学生对此最为清楚不过。巴迪欧一方面继承阿图塞哲学的精神,另一方面开始重新理解哲学的功能,建构一套更完整的哲学。Theory of Subject是他哲学系统的起点。Theory of Subject的译者把此书称为巴迪欧「最具创意及激情」的书。此书没有传统学者客观、置身事外的态度,更像阿图塞所说的「哲学是理论中的阶级斗争」。共产主义(列宁,马克思,毛泽东,恩格斯)当然是此书的主角之一。但除了政治之外,Theory of Subject也表现了巴迪欧在理论方面的野心。巴迪欧尝试提出新的理论框架解读思想史,对黑格尔、马拉美、希腊悲剧、贺尔德林等作出深入及独到的分析。Theory of Subject 的计划是要改造唯心辩证法以反思主体的唯物面向,建立一套马克思主义哲学。巴迪欧之后的哲学扩大了这思路。
《存在与事件》
「The statement that mathematics is ontology…is the stroke of light that illuminates the speculative scene」。数学是令巴迪欧能扩大及超越Theory of Subject框架的源头;「数学就是本体论」也是巴迪欧哲学的中心,堪称他最大的思想突破。数学本体论这哲学观中隐藏了巴迪欧对二十世纪哲学的批评。二十世纪哲学(无论是海德格还是维根斯坦、德希达、傅柯等)都偏重语言作为表达思想的媒介,也不断分析语言对思想的限制;海德格更把哲学跟诗词(尤其是贺尔德林的诗词)缝合在一起。数学本体论正是借助数学的绝对性,针对语言的流动所做成的多变性来建立哲学。另一方面,数学本体论的本体论也正在挑战二十世纪哲学宣判形而上学跟本体论已终结的宣言。在巴迪欧眼中,我们不需要放弃本体论,只需建立一套新的本体论。
四种开启真理的程序
传统本体论的失败只是几代哲学家的空谈。形而上学自柏拉图都是要寻找恒久不变的真理,把这真理设置为哲学的根据。二十世纪哲学正正发现这是不再可能。因此,哲学本身的根据被动摇,而放弃形而上的思考模式变成最自然的出路。巴迪欧接受了现代哲学对本体论的批判,承认传统的绝对(真理、上帝等)并无根据。但在巴迪欧眼中,无根据并不是一个问题。哲学并无绝对的根据:它的根据在于偶然的事件(event)中。真理的出现要等待「事件」的发生。再进一步,哲学是不能够发现真理的--能够发现真理的是科学、政治、艺术跟爱情,而巴迪欧称上述四者为哲学的四个条件(condition),或真理程序(truth procedure)。哲学必须精通它的条件,但不可以跟任何一个缝合(suture)。哲学不具备真理,但这并不是哲学的「缺憾」,哲学能够贯穿四个拥有真理的条件。阿图塞把哲学跟政治缝合,而海德格把哲学跟艺术缝合,都是错误的举动。
数学本体论之集合论
《存在与事件》一书尝试证明如下的哲学观︰论证存在、事件的本体。但巴迪欧哲学的根据在于偶然的事件;因此它不会尝试「证明」它自己的出发点正确与否。就如黑格尔的哲学一样,出发点的正确与否是要出发后,再回过头来才能看清楚的。唯一可以指出的是他的哲学的条件--康托尔(Cantor)作为集合论的先驱者。在这事件的条件底下,《存在与事件》用策梅洛-弗兰克尔集合论(Zermelo–Fraenkel set theory)为基础建构一套本体论。(关于集合论的延伸阅读:维恩:集合论/数学与哲学模型)
上图是简单的维氏图,图中有A、B与C三个集合,以圆圈表示,而圆圈之间重叠的区域是交集(intersection)。一个元素/成员(elements)若符合集合的定义,即可归入集合A、B或C的圆圈之内,若都不符合的话就会在这三个圆圈之外。若一个元素/成员同时可归入A与B、B与C、A与C,或A与B与C的集合之内,就会在图中圆圈重叠的区域,即交集。
这么看,集合论的直观概念其实非常简单(这被称为朴素集合论):集合就是集合了任何不同元素/成员。我们可以把所有书本变成一个集合,也可以把猫与狗变成另一个集合。用比较正式的语言说(这是费雷格发展的集合论),一个集合就是所有符合任何一个命题的成员。这个直观对集合的理解替数学提供了一个简单的基础:所有数学的结构都是一个集合,只不过有不同命题。代数中的「组」(group)便是符合四个公理的集合、几何学不同的流形便是符合不同拓扑条件的集合。
这本来很简单且圆满的基础却被罗素悖论推翻:所有集合作为命题的集合并不存在(set of all sets does not exist)。因此,集合不能够被定义为符合任何命题的成员。为了发展一套一致(consistent)的公理,数学家形成了策梅洛-弗兰克尔(Zermelo-Fraenkel)公理。巴迪欧正是用这套公理来思考本体论。
如果用集合论来思考本体论显得不伦不类,那么巴迪欧在《存在与事件》第一个沉思中对柏拉图《巴门尼德》的解读就表现了集合论的哲学元素。一与多的问题跟集合论关系密切。本体论从来都是觉得表现是多,表现者是一(what presents itself is essentially multiple;what presents itself is essentially one)。巴迪欧却宣称一不存在。「一」是一个操作的结果(operational result)。我们可以把任何东西数成一(count-as-one),而这操作的过程不是必要的;我们可以把任何事物数成一。巴迪欧把呈现的多重性(presented multiplicity)称为情况(situation);呈现的多重性由多重(multiple)跟「数成一」组成。情况拥有这两部分。但任何这样的结构都被再分为︰首先,那些多重本身是「一」,它们是一致的多重性(consistent multiplicity);但在一个情况中,我们会回溯性地发现呈现本身不是一,而是多,这就是不一致的多重性。所以我们可以说策梅洛-弗兰克尔公理是呈现(presentation)的哲学。
按照策梅勒-弗兰克尔公理,巴迪欧重新思考了很多传统哲学的基本问题,例如属于与包括(belonging/inclusion)、同一与差异等。策梅勒-弗兰克尔集合论的头五个公理是我们用来理解呈现(presentation)本身被呈现(presented)的概念。但公理只是形式;任何符合公理的都能成为集合。但集合本身的存在却不能够被公理本身确定。公理系统与本体存在之间仍然保持距离,我们需要缝合公理与存在(suture-to-being)。这就是第六个公理,亦即空集公理的功能。我们用以理解呈现的那些概念(亦即公理本身)并没有存在;他们只是形式。但这虚无本身却是存在的;他的存在只是一个标记--∅。「…nothing is delivered by the law of ideas, but make this nothing be through the assumption of a proper name」只有不能够被呈现的才是所有存在的起点。这与海德格与德希达对呈现的形而上学的批判不谋而合:用虚无作为存在的开始意味着存在本身不能够被呈现。
用最简单的语言说,巴迪欧用策梅勒-弗兰克尔集合论厘清了本体论的基本概念,以「一不存在」作为整个本体论的基础。在这样的基础上,巴迪欧能够数学化地把握不同存在的性质。巴迪欧用更高深的集合论来理解真理与事件只不过是这基础的延伸。基于集合论,巴迪欧把情况分为三类:自然、历史与中立。事件在历史情况中出现。用巴迪欧的词汇,历史情况中所呈现的多重性是不正常的(abnormal)。(这些词汇全部都有严谨的定义,但我们这里不仔细分析)。一个完全不正常的多重就是一个事件场地(evental site),可能出现事件的地方。但这场地并非事件本身,而场地的出现也未必意味着事件必须出现。事件不是被任何因素导致的,因此我们不应以因果关系来理解巴迪欧的事件的出现。事件是在某一个情况里发生的,但不是情况里的元素可以完全决定的。事件严格的定义是一个包含它的场地和它自己的多重。巴迪欧用法国大革命的例子来解释他的概念:法国大革命这事件包括了当时的历史现实--从三级会议、法国的经济情况、雅各布布宾派,再到马赛曲、监狱、断头台等。但这些都不是革命本身;法国大革命里的革命一词不是列清单就能够被理解的。把它称为革命是这革命的一部分。因此一件事件包含了他的场地(1789-1794的法国),但必须包括自己在里面。
介入与忠诚
我们不能够逻辑地断定事件究竟有没有发生。每一个情况都有它实际、具体的现实,而要断定事件有没有发生就要介入(intervention)情况里。忠诚(fidelity)就是去界定情况中跟事件有关及无关。
真理要在事件发生后才能出现。但真理不能够受限于不同的情况与历史,否则巴迪欧的整套哲学只会回到一套历史相对主义。但巴迪欧的真理观念与传统哲学截然不同。真理在哲学中通常用以来衡量不同命题的真伪。巴迪欧把这种真理称作真实性(veracity),与真理(truth)分开。真实性是不同命题的真伪的准则,而真理确实一种存在。真理是忠诚程序(通用真理程序generic truth procedure)中得出的,是一个存在的一部分。经历这过程后,它会变成情况中无限的部分。既然是存在的一部分,他就不会随时代而改变。
《存在与事件》透过重新建立本体论来确立真理、事件、存在、主体的哲学地位,这可说是近代哲学全新的开始。在这本体论的基础上,巴迪欧向不同的哲学议题进发,在Conditions、Handbook of Inaesthetics、Briefings on Existence与Metapolitics 等书中对政治、艺术、哲学史、精神分析等近代哲学最重要的议题进行分析。但巴迪欧却在逐渐发现存在与事件的不足之处,这发现最终引导他写下存在与事件II,亦即《诸世界的逻辑》(Logics of Worlds)。
存在与事件诸世界的逻辑
如果《存在与事件》是本体论,那么《诸世界的逻辑》就是现象学了。巴迪欧把这两部书模拟作黑格尔的《精神现象学》与《大逻辑》,只不过他先出版了《大逻辑》,然后再处理现象学。巴迪欧反思存在与事件的框架源于两个主要的原因:在数学上,范畴论(category theory)囊括了集合论作为数学的基础的优点,甚至比集合论用途更广泛;集合论只是一个范畴。在哲学上,巴迪欧要处理不同情况形成的可能性:为什么不同情况可以存在而不变成纯粹的混乱呢?是什么给予一个情况的结构?在《诸世界的逻辑》一书,巴迪欧把情况称为世界。因此,这些问题都是在问︰一个世界的元素怎么在世界中出现(appear)?这出现的方法就是这个世界的逻辑。
范畴论在现代数学的用处多不胜数。代数学的不同结构全部都是范畴;代数几何的概形、代数拓扑学不同拓扑空间全部都形成不同范畴,而范畴论研究不同结构的方法也是现代数学不可缺少的(层、同调、模范范畴……)。对巴迪欧最重要的却是范畴论在数学逻辑的重要性,尤其是拓扑斯一概念。拓扑斯是一个符合几个公理的范畴。它的特征是拥有自身的逻辑。在一个拓扑斯中,我们日常用的逻辑规矩并不一定正确,排中律(law of excluded middle)不一定成立。但这不代表一个拓扑斯的逻辑是随意的;它的逻辑是根据它的元素建立的,内在于它自己的。例如,集合的范畴是一个拓扑斯,而这范畴符合我们惯用的逻辑--这逻辑却不是我们放进去的,而是集合本身的数学结构。如果范畴的成员不是集合,它能够拥有其他数学结构,改变着拓扑斯的逻辑。
在巴迪欧的哲学中,一个世界就是一个拓扑斯(更准确来说,一个格洛腾迪克拓扑斯,Grothendieck topos)。因此,世界的逻辑是一个内在于世界的逻辑。给予世界结构的功能是一个先验结构(transcendental);每一个世界作为拓扑斯都有它自己的先验结构,衡量不同元素在世界中出现(appearance)的强度(intensity)。
在这新的现象学基础上,巴迪欧重新理解存在在世界之内的意思。这也是对事件的另一个解读。在世界之中,主体面对多重性;但事件与真理是在这多重性中突出的--主体可以肯定或否定这事件的发生。换言之,主体面对事件终须作出选择。这选择把整个世界复杂的多重性变作肯定与否定。巴迪欧把这称为世界中的一点(point)--这点强迫主体作出抉择。整个世界的存在都聚焦在这一点上--所有存在都要决定自己是肯定一方还是否定一方。用具体例子说,1940年法国被德国占领,每一个法国人面对这复杂的政治、军事形势都要做出选择:参与法国抵抗运动还是不参与。整个法国的政界都要面对这点,肯定还是否定。
当今的世界毫无激情
现今的世界在巴迪欧眼中却是一个拒绝面对选择的年代。消费主义、资本主义和后现代的风俗都鼓励与世界保持适度的距离,不需要为任何「真理」保持忠诚。巴迪欧把这种世界称为无调世界(atonic world)。巴迪欧的整套哲学非常反对这种世界。对事件及真理的忠诚就是要抗衡无调世界对存在的冷感与虚无主义,挑战虚假的安全感与自由。在巴迪欧深奥的哲学与数学之中不难感受到他对生命的热诚的肯定、思想的喜悦:"I am sometimes told that I see in philosophy only a means to re-establish, against the contemporary apologia of the futile and the everyday, the rights of heroism. Why not?... my wish is to make heroism exist through the affirmative joy which is universally generated by following consequences through. We could say that the epic heroism of the one who gives his life is supplanted by the mathematical heroism of the one who creates life, point by point."
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语文问题
罗素悖论
一天,萨维尔村理发师挂出一块招牌:“村里所有不自己理发的男人都由我给他们理发,我也只给这些人理发。”于是有人问他:“您的头发由谁理呢?”理发师顿时哑口无言。
因为,如果他给自己理发,那么他就属于自己给自己理发的那类人。但是,招牌上说明他不给这类人理发,因此他不能自己理。如果由另外一个人给他理发,他就是不给自己理发的人,而招牌上明明说他要给所有不自己理发的男人理发,因此,他应该自己理。由此可见,不管怎样的推论,理发师所说的话总是自相矛盾的。
这是一个著名的悖论,称为“罗素悖论”。这是由英国哲学家罗素提出来的,他把关于集合论的一个著名悖论用故事通俗地表述出来。
1874年,德国数学家康托尔创立了集合论,很快渗透到大部分数学分支,成为它们的基础。到19世纪末,全部数学几乎都建立在 集合论的基础之上了。就在这时,集合论中接连出现了一些自相矛盾的结果,特别是1902年罗素提出的理发师故事反映的悖论,它极 为简单、明确、通俗。于是,数学的基础被动摇了,这就是所谓的第三次“数学危机”。
此后,为了克服这些悖论,数学家们做了大量研究工作,由此产生了大量新成果,也带来了数学观念的革命。
诺伊曼
诺伊曼(1903~1957),美籍匈牙利数学家,美国科学院院士。
诺伊曼出生在一个犹太银行家的家庭,是位罕见的神童。他8岁掌握微积分,12岁读懂《函数论》。在他成长的道路上,曾有这样一段有趣的故事:1913年夏天,银行家马克斯先生登出一则启示,愿以10倍于一般教师的聘金,为11岁的长子诺伊曼聘请一位家庭教师。尽管这诱人的启示,曾使许多人怦然心动,但终没有人敢去教导这样倾城皆知的神童……他在21岁获得物理-数学博士之后,开始了多学科的研究,先是数学、力学、物理学,又转到经济学、气象学,而后转向原子弹工程,最后,又致力于电子计算机的研究。这一切,使他成为不折不扣的科学全才。他的主要成就是数学研究。他在高等数学的许多分支中都作出了重要贡献,其最卓越的工作 是开辟了数学的一个新分支------对策论。1944年出版了他的杰出著作 《对策论与经济行为》。第二次世界大战期间,为第一颗原子弹的研制作出重要贡献。战后 ,运用他的数学才能指导制造大型电子计算机,被人们誉为电子计算机之父。
高 斯
高斯(,1777.4.30-1855.2.23)是德国数学家、物理学家和天文学家,出生于德国布伦兹维克的一个贫苦家庭。父亲格尔恰尔德·迪德里赫先后当过护堤工、泥瓦匠和园丁,第一个妻子和他生活了10多年后因病去世,没有为他留下孩子。迪德里赫后来娶了罗捷雅,第二年他们的孩子高斯出生了,这是他们唯一的孩子。父亲对高斯要求极为严厉,甚至有些过份,常常喜欢凭自己的经验为年幼的高斯规划人生。高斯尊重他的父亲,并且秉承了其父诚实、谨慎的性格。1806年迪德里赫逝世,此时高斯已经做出了许多划时代的成就。
在成长过程中,幼年的高斯主要是力于母亲和舅舅。高斯的外祖父是一位石匠,30岁那年死于肺结核,留下了两个孩子:高斯的母亲罗捷雅、舅舅弗利德里希(Friederich)。弗利德里希富有智慧,为人热情而又聪明能干投身于纺织贸易颇有成就。他发现姐姐的儿子聪明伶利,因此他就把一部分精力花在这位小天才身上,用生动活泼的方式开发高斯的智力。若干年后,已成年并成就显赫的高斯回想起舅舅为他所做的一切,深感对他成才之重要,他想到舅舅多产的思想,不无伤感地说,舅舅去世使"我们失去了一位天才"。正是由于弗利德里希慧眼识英才,经常劝导姐夫让孩子向学者方面发展,才使得高斯没有成为园丁或者泥瓦匠。
在数学史上,很少有人象高斯一样很幸运地有一位鼎力支持他成才的母亲。罗捷雅直到34岁才出嫁,生下高斯时已有35岁了。他性格坚强、聪明贤慧、富有幽默感。高斯一生下来,就对一切现象和事物十分好奇,而且决心弄个水落石出,这已经超出了一个孩子能被许可的范围。当丈夫为此训斥孩子时,他总是支持高斯,坚决反对顽固的丈夫想把儿子变得跟他一样无知。
罗捷雅真诚地希望儿子能干出一番伟大的事业,对高斯的才华极为珍视。然而,他也不敢轻易地让儿子投入当时尚不能养家糊口的数学研究中。在高斯19岁那年,尽管他已做出了许多伟大的数学成就,但她仍向数学界的朋友W.波尔约(,非欧几何创立者之一J.波尔约之父)问道:高斯将来会有出息吗?W.波尔约说她的儿子将是"欧洲最伟大的数学家",为此她激动得热泪盈眶。
7岁那年,高斯第一次上学了。头两年没有什么特殊的事情。1787年高斯10岁,他进入了学习数学的班次,这是一个首次创办的班,孩子们在这之前都没有听说过算术这么一门课程。数学教师是布特纳(Buttner),他对高斯的成长也起了一定作用。
在全世界广为流传的一则故事说,高斯10岁时算出布特纳给学生们出的将1到100的所有整数加起来的算术题,布特纳刚叙述完题目,高斯就算出了正确答案。不过,这很可能是一个不真实的传说。据对高斯素有研究的著名数学史家E·T·贝尔()考证,布特纳当时给孩子们出的是一道更难的加法题:81297+81495+81693+…+100899。
当然,这也是一个等差数列的求和问题(公差为198,项数为100)。当布特纳刚一写完时,高斯也算完并把写有答案的小石板交了上去。E·T·贝尔写道,高斯晚年经常喜欢向人们谈论这件事,说当时只有他写的答案是正确的,而其他的孩子们都错了。高斯没有明确地讲过,他是用什么方法那么快就解决了这个问题。数学史家们倾向于认为,高斯当时已掌握了等差数列求和的方法。一位年仅10岁的孩子,能独立发现这一数学方法实属很不平常。贝尔根据高斯本人晚年的说法而叙述的史实,应该是比较可信的。而且,这更能反映高斯从小就注意把握更本质的数学方法这一特点。
高斯的计算能力,更主要地是高斯独到的数学方法、非同一般的创造力,使布特纳对他刮目相看。他特意从汉堡买了最好的算术书送给高斯,说:"你已经超过了我,我没有什么东西可以教你了。"接着,高斯与布特纳的助手巴特尔斯(s)建立了真诚的友谊,直到巴特尔斯逝世。他们一起学习,互相帮助,高斯由此开始了真正的数学研究。
1788年,11岁的高斯进入了文科学校,他在新的学校里,所有的功课都极好,特别是古典文学、数学尤为突出。经过巴特尔斯等人的引荐,布伦兹维克公爵召见了14岁的高斯。这位朴实、聪明但家境贫寒的孩子赢得了公爵的同情,公爵慷慨地提出愿意作高斯的资助人,让他继续学习。
布伦兹维克公爵在高斯的成才过程中起了举足轻重的作用。不仅如此,这种作用实际上反映了欧洲近代科学发展的一种模式,表明在科学研究社会化以前,私人的资助是科学发展的重要推动因素之一。高斯正处于私人资助科学研究与科学研究社会化的转变时期。
1792年,高斯进入布伦兹维克的卡罗琳学院继续学习。1795年,公爵又为他支付各种费用,送他入德国著名的哥丁根大家,这样就使得高斯得以按照自己的理想,勤奋地学习和开始进行创造性的研究。1799年,高斯完成了博士论文,回到家乡布伦兹维克,正当他为自己的前途、生计担忧而病倒时—虽然他的博士论文顺利通过了,已被授予博士学位,同时获得了讲师职位,但他没有能成功地吸引学生,因此只能回老家-又是公爵伸手救援他。公爵为高斯付诸了长篇博士论文的印刷费用,送给他一幢公寓,又为他印刷了《算术研究》,使该书得以在1801年问世;还负担了高斯的所有生活费用。所有这一切,令高斯十分感动。他在博士论文和《算术研究》中,写下了情真意切的献词:"献给大公","你的仁慈,将我从所有烦恼中解放出来,使我能从事这种独特的研究"。
1806年,公爵在抵抗拿破仑统帅的法军时不幸阵亡,这给高斯以沉重打击。他悲痛欲绝,长时间对法国人有一种深深的敌意。大公的去世给高斯带来了经济上的拮据,德国处于法军奴役下的不幸,以及第一个妻子的逝世,这一切使得高斯有些心灰意冷,但他是位刚强的汉子,从不向他人透露自己的窘况,也不让朋友安慰自己的不幸。人们只是在19世纪整理他的未公布于众的数学手稿时才得知他那时的心态。在一篇讨论椭圆函数的手搞中,突然插入了一段细微的铅笔字:"对我来说,死去也比这样的生活更好受些。"
慷慨、仁慈的资助人去世了,因此高斯必须找一份合适的工作,以维持一家人的生计。由于高斯在天文学、数学方面的杰出工作,他的名声从1802年起就已开始传遍欧洲。彼得堡科学院不断暗示他,自从1783年欧拉去世后,欧拉在彼得堡科学院的位置一直在等待着象高斯这样的天才。公爵在世时坚决劝阻高斯去俄国,他甚至愿意给高斯增加薪金,为他建立天文台。现在,高斯又在他的生活中面临着新的选择。
为了不使德国失去最伟大的天才,德国著名学者洪堡( Humboldt)联合其他学者和政界人物,为高斯争取到了享有特权的哥丁根大学数学和天文学教授,以及哥丁根天文台台长的职位。1807年,高斯赴哥丁根就职,全家迁居于此。从这时起,除了一次到柏林去参加科学会议以外,他一直住在哥丁根。洪堡等人的努力,不仅使得高斯一家人有了舒适的生活环境,高斯本人可以充分发挥其天才,而且为哥丁根数学学派的创立、德国成为世界科学中心和数学中心创造了条件。同时,这也标志着科学研究社会化的一个良好开端。
高斯的学术地位,历来为人们推崇得很高。他有"数学王子"、"数学家之王"的美称、被认为是人类有史以来"最伟大的三位(或四位)数学家之一"(阿基米德、牛顿、高斯或加上欧拉)。人们还称赞高斯是"人类的骄傲"。天才、早熟、高产、创造力不衰、……,人类智力领域的几乎所有褒奖之词,对于高斯都不过份。
高斯的研究领域,遍及纯粹数学和应用数学的各个领域,并且开辟了许多新的数学领域,从最抽象的代数数论到内蕴几何学,都留下了他的足迹。从研究风格、方法乃至所取得的具体成就方面,他都是18—19世纪之交的中坚人物。如果我们把18世纪的数学家想象为一系列的高山峻岭,那么最后一个令人肃然起敬的巅峰就是高斯;如果把19世纪的数学家想象为一条条江河,那么其源头就是高斯。
虽然数学研究、科学工作在18世纪末仍然没有成为令人羡慕的职业,但高斯依然生逢其时,因为在他快步入而立之年之际,欧洲资本主义的发展,使各国政府都开始重视科学研究。随着拿破仑对法国科学家、科学研究的重视,俄国的沙皇以及欧洲的许多君主也开始对科学家、科学研究刮目相看,科学研究的社会化进程不断加快,科学的地位不断提高。作为当时最伟大的科学家,高斯获得了不少的荣誉,许多世界著名的科学泰斗都把高斯当作自己的老师。
1802年,高斯被俄国彼得堡科学院选为通讯院士、喀山大学教授;1877年,丹麦政府任命他为科学顾问,这一年,德国汉诺威政府也聘请他担任政府科学顾问。
高斯的一生,是典型的学者的一生。他始终保持着农家的俭朴,使人难以想象他是一位大教授,世界上最伟大的数学家。他先后结过两次婚,几个孩子曾使他颇为恼火。不过,这些对他的科学创造影响不太大。在获得崇高声誉、德国数学开始主宰世界之时,一代天骄走完了生命旅程。
笛卡尔
解析几何的产生
十六世纪以后,由于生产和科学技术的发展,天文、力学、航海等方面都对几何学提出了新的需要。比如,德国天文学家开普勒发现行星是绕着太阳沿着椭圆轨道运行的,太阳处在这个椭圆的一个焦点上;意大利科学家伽利略发现投掷物体试验着抛物线运动的。这些发现都涉及到圆锥曲线,要研究这些比较复杂的曲线,原先的一套方法显然已经不适应了,这就导致了解析几何的出现。
1637年,法国的哲学家和数学家笛卡尔发表了他的著作《方法论》,这本书的后面有三篇附录,一篇叫《折光学》,一篇叫《流星学》,一篇叫《几何学》。当时的这个“几何学”实际上指的是数学,就像我国古代“算术”和“数学”是一个意思一样。
笛卡尔的《几何学》共分三卷,第一卷讨论尺规作图;第二卷是曲线的性质;第三卷是立体和“超立体”的作图,但他实际是代数问题,探讨方程的根的性质。后世的数学家和数学史学家都把笛卡尔的《几何学》作为解析几何的起点。
从笛卡尔的《几何学》中可以看出,笛卡尔的中心思想是建立起一种“普遍”的数学,把算术、代数、几何统一起来。他设想,把任何数学问题化为一个代数问题,在把任何代数问题归结到去解一个方程式。
为了实现上述的设想,笛卡尔茨从天文和地理的经纬制度出发,指出平面上的点和实数对(x,y)的对应关系。x,y的不同数值可以确定平面上许多不同的点,这样就可以用代数的方法研究曲线的性质。这就是解析几何的基本思想。
具体地说,平面解析几何的基本思想有两个要点:第一,在平面建立坐标系,一点的坐标与一组有序的实数对相对应;第二,在平面上建立了坐标系后,平面上的一条曲线就可由带两个变数的一个代数方程来表示了。从这里可以看到,运用坐标法不仅可以把几何问题通过代数的方法解决,而且还把变量、函数以及数和形等重要概念密切联系了起来。
解析几何的产生并不是偶然的。在笛卡尔写《几何学》以前,就有许多学者研究过用两条相交直线作为一种坐标系;也有人在研究天文、地理的时候,提出了一点位置可由两个“坐标”(经度和纬度)来确定。这些都对解析几何的创建产生了很大的影响。
在数学史上,一般认为和笛卡尔同时代的法国业余数学家费尔马也是解析几何的创建者之一,应该分享这门学科创建的荣誉。
费尔马是一个业余从事数学研究的学者,对数论、解析几何、概率论三个方面都有重要贡献。他性情谦和,好静成癖,对自己所写的“书”无意发表。但从他的通信中知道,他早在笛卡尔发表《几何学》以前,就已写了关于解析几何的小文,就已经有了解析几何的思想。只是直到1679年,费尔马死后,他的思想和著述才从给友人的通信中公开发表。
笛卡尔的《几何学》,作为一本解析几何的书来看,是不完整的,但重要的是引入了新的思想,为开辟数学新园地做出了贡献。
解析几何的基本内容
在解析几何中,首先是建立坐标系。如上图,取定两条相互垂直的、具有一定方向和度量单位的直线,叫做平面上的一个直角坐标系oxy。利用坐标系可以把平面内的点和一对实数(x,y)建立起一一对应的关系。除了直角坐标系外,还有斜坐标系、极坐标系、空间直角坐标系等等。在空间坐标系中还有球坐标和柱面坐标。
坐标系将几何对象和数、几何关系和函数之间建立了密切的联系,这样就可以对空间形式的研究归结成比较成熟也容易驾驭的数量关系的研究了。用这种方法研究几何学,通常就叫做解析法。这种解析法不但对于解析几何是重要的,就是对于几何学的各个分支的研究也是十分重要的。
解析几何的创立,引入了一系列新的数学概念,特别是将变量引入数学,使数学进入了一个新的发展时期,这就是变量数学的时期。解析几何在数学发展中起了推动作用。恩格斯对此曾经作过评价“数学中的转折点是笛卡尔的变数,有了变书,运动进入了数学;有了变数,辩证法进入了数学;有了变数,微分和积分也就立刻成为必要的了,……”
解析几何的应用
解析几何又分作平面解析几何和空间解析几何。
在平面解析几何中,除了研究直线的有关直线的性质外,主要是研究圆锥曲线(圆、椭圆、抛物线、双曲线)的有关性质。
在空间解析几何中,除了研究平面、直线有关性质外,主要研究柱面、锥面、旋转曲面。
椭圆、双曲线、抛物线的有些性质,在生产或生活中被广泛应用。比如电影放映机的聚光灯泡的反射面是椭圆面,灯丝在一个焦点上,影片门在另一个焦点上;探照灯、聚光灯、太阳灶、雷达天线、卫星的天线、射电望远镜等都是利用抛物线的原理制成的。
总的来说,解析几何运用坐标法可以解决两类基本问题:一类是满足给定条件点的轨迹,通过坐标系建立它的方程;另一类是通过方程的讨论,研究方程所表示的曲线性质。
运用坐标法解决问题的步骤是:首先在平面上建立坐标系,把已知点的轨迹的几何条件“翻译”成代数方程;然后运用代数工具对方程进行研究;最后把代数方程的性质用几何语言叙述,从而得到原先几何问题的答案。
坐标法的思想促使人们运用各种代数的方法解决几何问题。先前被看作几何学中的难题,一旦运用代数方法后就变得平淡无奇了。坐标法对近代数学的机械化证明也提供了有力的工具。
刘徽
(生于公元250年左右),是中国数学史上一个非常伟大的数学家,在世界数学史上,也占有杰出的地位.他的杰作《九章算术注》和《海岛算经》,是我国最宝贵的数学遗产.
《九章算术》约成书于东汉之初,共有246个问题的解法.在许多方面:如解联立方程,分数四则运算,正负数运算,几何图形的体积面积计算等,都属于世界先进之列,但因解法比较原始,缺乏必要的证明,而刘徽则对此均作了补充证明.在这些证明中,显示了他在多方面的创造性的贡献.他是世界上最早提出十进小数概念的人,并用十进小数来表示无理数的立方根.在代数方面,他正确地提出了正负数的概念及其加减运算的法则;改进了线性方程组的解法.在几何方面,提出了"割圆术",即将圆周用内接或外切正多边形穷竭的一种求圆面积和圆周长的方法.他利用割圆术科学地求出了圆周率π=3.14的结果.刘徽在割圆术中提出的"割之弥细,所失弥少,割之又割以至于不可割,则与圆合体而无所失矣",这可视为中国古代极限观念的佳作.
《海岛算经》一书中, 刘徽精心选编了九个测量问题,这些题目的创造性、复杂性和富有代表性,都在当时为西方所瞩目.
刘徽思想敏捷,方法灵活,既提倡推理又主张直观.他是我国最早明确主张用逻辑推理的方式来论证数学命题的人.
刘徽的一生是为数学刻苦探求的一生.他虽然地位低下,但人格高尚.他不是沽名钓誉的庸人,而是学而不厌的伟人,他给我们中华民族留下了宝贵的财富.
莱布尼兹
莱布尼兹是17、18世纪之交德国最重要的数学家、物理学家和哲学家,一个举世罕见的科学天才。他博览群书,涉猎百科,对丰富人类的科学知识宝库做出了不可磨灭的贡献。
生平事迹
莱布尼兹出生于德国东部莱比锡的一个书香之家,广泛接触古希腊罗马文化,阅读了许多著名学者的著作,由此而获得了坚实的文化功底和明确的学术目标。15岁时,他进了莱比锡大学学习法律,还广泛阅读了培根、开普勒、伽利略、等人的著作,并对他们的著述进行深入的思考和评价。在听了教授讲授欧几里德的《几何原本》的课程后,莱布尼兹对数学产生了浓厚的兴趣。17岁时他在耶拿大学学习了短时期的数学,并获得了哲学硕士学位。
20岁时他发表了第一篇数学论文《论组合的艺术》。这是一篇关于数理逻辑的文章,其基本思想是出于想把理论的真理性论证归结于一种计算的结果。这篇论文虽不够成熟,但却闪耀着创新的智慧和数学才华。
莱布尼兹在阿尔特道夫大学获得博士学位后便投身外交界。在出访巴黎时,莱布尼兹深受帕斯卡事迹的鼓舞,决心钻研高等数学,并研究了笛卡儿、费尔马、帕斯卡等人的著作。他的兴趣已明显地朝向了数学和自然科学,开始了对无穷小算法的研究,独立地创立了微积分的基本概念与算法,和牛顿并蒂双辉共同奠定了微积分学。1700年被选为巴黎科学院院士,促成建立了柏林科学院并任首任院长。
始创微积分
17世纪下半叶,欧洲科学技术迅猛发展,由于生产力的提高和社会各方面的迫切需要,经各国科学家的努力与历史的积累,建立在函数与极限概念基础上的微积分理论应运而生了。微积分思想,最早可以追溯到希腊由阿基米德等人提出的计算面积和体积的方法。1665年牛顿创始了微积分,莱布尼兹在1673-1676年间也发表了微积分思想的论著。以前,微分和积分作为两种数学运算、两类数学问题,是分别加以研究的。卡瓦列里、巴罗、沃利斯等人得到了一系列求面积(积分)、求切线斜率(导数)的重要结果,但这些结果都是孤立的,不连贯的。
只有莱布尼兹和牛顿将积分和微分真正沟通起来,明确地找到了两者内在的直接联系:微分和积分是互逆的两种运算。而这是微积分建立的关键所在。只有确立了这一基本关系,才能在此基础上构建系统的微积分学。并从对各种函数的微分和求积公式中,总结出共同的算法程序,使微积分方法普遍化,发展成用符号表示的微积分运算法则。
然而关于微积分创立的优先权,数学上曾掀起了一场激烈的争论。实际上,牛顿在微积分方面的研究虽早于莱布尼兹,但莱布尼兹成果的发表则早于牛顿。莱布尼兹在1684年10月发表的《教师学报》上的论文,"一种求极大极小的奇妙类型的计算",在数学史上被认为是最早发表的微积分文献。牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》的第一版和第二版也写道:"十年前在我和最杰出的几何学家G、W莱布尼兹的通信中,我表明我已经知道确定极大值和极小值的方法、作切线的方法以及类似的方法,但我在交换的信件中隐瞒了这方法,……这位最卓越的科学家在回信中写道,他也发现了一种同样的方法。他并诉述了他的方法,它与我的方法几乎没有什么不同,除了他的措词和符号而外。"因此,后来人们公认牛顿和莱布尼兹是各自独立地创建微积分的。牛顿从物理学出发,运用集合方法研究微积分,其应用上更多地结合了运动学,造诣高于莱布尼兹。莱布尼兹则从几何问题出发,运用分析学方法引进微积分概念、得出运算法则,其数学的严密性与系统性是牛顿所不及的。莱布尼兹认识到好的数学符号能节省思维劳动,运用符号的技巧是数学成功的关键之一。因此,他发明了一套适用的符号系统,如,引入dx 表示x的微分,∫表示积分,dnx表
示n阶微分等等。这些符号进一步促进了微积分学的发展。
1713年,莱布尼兹发表了《微积分的历史和起源》一文,总结了自己创立微积分学的思路,说明了自己成就的独立性。
莱布尼兹在数学方面的成就是巨大的,他的研究及成果渗透到高等数学的许多领域。他的一系列重要数学理论的提出,为后来的数学理论奠定了基础。莱布尼兹曾讨论过负数和复数的性质,得出复数的对数并不存在,共扼复数的和是实数的结论。在后来的研究中,莱布尼兹证明了自己结论是正确的。他还对线性方程组进行研究,对消元法从理论上进行了探讨,并首先引入了行列式的概念,提出行列式的某些理论。此外,莱布尼兹还创立了符号逻辑学的基本概念,发明了能够进行加、减、乘、除及开方运算的计算机和二进制,为计算机的现代发展奠定了坚实的基础。
丰硕的物理学成果
莱布尼兹的物理学成就也是非凡的。他发表了《物理学新假说》,提出了具体运动原理和抽象运动原理,认为运动着的物体,不论多么渺小,他将带着处于完全静止状态的物体的部分一起运动。他还对笛卡儿提出的动量守恒原理进行了认真的探讨,提出了能量守恒原理的雏型,并在《教师学报》上发表了"关于笛卡儿和其他人在自然定律方面的显著错误的简短证明",提出了运动的量的问题,证明了动量不能作为运动的度量单位,并引入动能概念,第一次认为动能守恒是一个普通的物理原理。他又充分地证明了"永动机是不可能"的观点。他也反对牛顿的绝对时空观,认为"没有物质也就没有空见,空间本身不是绝对的实在性","空间和物质的区别就象时间和运动的区别一样,可是这些东西虽有区别,却是不可分离的"。在光学方面,莱布尼兹也有所建树,他利用微积分中的求极值方法,推导出了折射定律,并尝试用求极值的方法解释光学基本定律。可以说莱布尼兹的物理学研究一直是朝着为物理学建立一个类似欧氏几何的公理系统的目标前进的。
发明乘法计算机
德国人莱布尼兹发明了乘法计算机,他受中国易经八卦的影响最早提出二 进制运算法则。莱布尼兹对帕斯卡的加法机很感兴趣。于是,莱布尼兹也开始了对计算机的研究。1672年1月,莱布尼兹搞出了一个木制的机器模型,向英国皇家学会会员们做了演示。但这个模型只能说明原理,不能正常运行。
1674年,最后定型的那台机器,就是由奥利韦一人装配而成的。莱布尼兹的这台乘法机长约1米,宽30厘米,高25厘米。它由不动的计数器和可动的定位机构两部分组成。整个机器由一套齿轮系统来传动,它的重要部件是阶梯形轴,便于实现简单的乘除运算。莱布尼兹设计的样机,先后在巴黎、伦敦展出。由于他在计算设备上的出色成就,被选为英国皇家学会会员。
中西文化交流之倡导者
莱布尼兹对中国的科学、文化和哲学思想十分关注,是最早研究中国文化和中国哲学的德国人。他向耶酥会来华传教士格里马尔迪了解到了许多有关中国的情况,包括养蚕纺织、造纸印染、冶金矿产、天文地理、数学文字等等,并将这些资料编辑成册出版。他认为中西相互之间应建立一种交流认识的新型关系。在《中国近况》一书的绪论中,莱布尼兹写道:"全人类最伟大的文化和最发达的文明仿佛今天汇集在我们大陆的两端,即汇集在欧洲和位于地球另一端的东方的欧洲--中国。""中国这一文明古国与欧洲相比,面积相当,但人口数量则已超过。""在日常生活
三次数学危机论文
数学史上出现的三次数学危机,与其说是“数学的危机”,不如说是“数学哲学的危机”.下面我给你分享三次数学危机论文,欢迎阅读。
摘要:本文主要通过数学史上的三次危机的产生与消除,针对它们的本质浅谈自己的认识,实际导致这三次危机原因在与人的认识。第一次数学危机是人们对万物皆数的误解,随着无理数的发现,把第一次数学危机度过了。第二次数学危机是人们对无穷小的误解,微积分的出现产生了一种新的方法,即分析方法,分析方法是算和证的结合。是通过无穷趋近而确定某一结果。罗素悖论的发现,给数学界以极大的震动,导致了数学史上的第三次危机。为了探求其根源和解决难题的途径,在数学界逻辑界进行了不懈的探讨,提出了一系列解决方案,并在不知不觉中大大推动了数学和逻辑学的发展。
关键词:危机;万物皆数;无穷小;分析方法;集合
一、前 言
数学常常被人们认为是自然科学中发展得最完善的一门学科,但在数学的发展史中,却经历了三次危机,人们为了使数学向前发展,从而引入一些新的东西使问题化解,在第一次危机中导致无理数的产生;第二次危机发生在十七世纪微积分诞生后,无穷小量的刻画问题,最后是柯西解决了这个问题;第三次危机发生在19世纪末,罗素悖论的产生引起数学界的轩然大波,最后是将集合论建立在一组公理之上,以回避悖论来缓解数学危机。本文回顾了数学上三次危机的产生与发展,并给出了自己对这三次危机的看法,最后得出确定性丧失的结论。
二、数学史上的第一次“危机”
第一次数学危机是发生在公元前580-568年之间的古希腊。那时的数学正值昌盛,忒被是以毕达哥拉斯为代表的毕氏学派对数的认识进行了研究,他们认为“万物旨数”。所谓数就是指整数,他们确定数的目的是企图通过揭示数的奥秘来探索宇宙的永恒真理,信条是:宇宙间的一切现象都能归结为整数或整数之比,即世界上只存在整数与分数,除此之外他们不认识也不承认别的数。在那个时期。上述思想是绝对权威、是“真理”。但是不久人们发现即使边长为1的正方形对角线不是可比数。这样毕达哥拉斯“万物皆数”是不成立的,绝对的权威受到了严重的挑战:一方面证明单位正方形对角线的长不是整数分数,按照他们的观点,这种长度不是数!另一方面,他们不承认自己的观点有问题,这就陷入了极大的矛盾之中,这是第一次数学危机。
三、第二次数学危机
第二次数学危机发生在十七世纪。十七世纪微积分诞生后,由于推敲微积分的理论基础问题,数学界出现混乱局面,即第二次数学危机。其实我翻了一下有关数学史的资料,阿基米德的逼近法实际上已经掌握了无限小分析的基本要素,直到很多年后。牛顿和莱布尼兹开辟了新的天地――微积分。微积分的主要创始人牛顿在一些典型的推导过程中,第一步用了无穷小量作分母进行除法,当然无穷小量不能为零;第二步牛顿又把无穷小量看作零,去掉那些包含它的项,从而得到所要的公式,在力学和几何学的应用证明了这些公式是正确的,但它的数学推导过程却在逻辑上自相矛盾。直到19世纪,柯西详细而有系统地发展了极限理论。柯西认为把无穷小量作为确定的量,即使是零,都说不过去,它会与极限的定义发生矛盾。无穷小量应该是要怎样小就怎样小的量,因此本质上它是变量,而且是以零为极限的量,至此柯西澄清了前人的无穷小的概念,另外Weistrass创立了极限理论,加上实数理论,集合论的建立,从而把无穷小量从形而上学的束缚中解放出来,第二次数学危机基本解决。
四、数学史上的第三次危机
1.悖论的产生及意义
(1)什么是悖论
悖论来自希腊语,意思是“多想一想”。这个次的意义比较丰富,它包括一切与人的知觉和日常经验相矛盾的数学结论,那些结论会使我们惊异无比。悖论是自相矛盾的命题,即如果承认这个命题成立,就可推出它的否定命题成立;反之,如果承认这个命题的否定命题成立,又可推出原命题成立。如果承认它是真的,经过一系列正确的推理,却又得出它是假的;如果承认它是假的,经过一系列正确的推理,却又得出它是真的。古今中外有不少著名的悖论,他们震撼了逻辑学和数学的基础,激发了人们求知和精密的思考,吸引了古往今来许多思想家和爱好者的注意力。解决悖论难题需要创造性的思考,悖论的解决又往往可以给人带来全新的观念。
(2)悖论产生的意义
疏忽学悖论是在数学学科理论体系发展到相当高的阶段才出现的。它是对数学学科理论体系可能存在的内在矛盾的揭示。虽然暂时引起人们的思想混乱,对正常的科学研究可能会形成一定的冲击,但它对于揭露原有理论体系中的逻辑矛盾,对于揭露原有理论的缺陷或局限性,对于这一步深入理解,任何和评价原有科学理念,对于原有的科学概念或理论的进一步充实完善和促进科学管理的产生都有相当重要的意义,同时也为科学研究提供新的课题和研究方向。
2.第三次数学危机的产生与解决
(1)第三次数学危机的产生
第三次数学危机发生在1902年,罗素悖论的产生震撼了整个数学界,号称天衣无缝,绝对正确的数学出现了自相矛盾。
罗素在该悖论中所定义的集合R,被几乎所有集合论研究者都认为是在朴素集合论中可以合法存在的集合。事实虽是这样但原因却又是什么呢?这是由于R是集合,若R含有自身作为元素,就有R R,那么从集合的角度就有RR。一个集合真包含它自己,这样的集合显然是不存在的。因为既要R有异于R的元素,又要R与R是相同的,这显然是不可能的。因此,任何集合都必须遵循R R的基本原则,否则就是不合法的集合。这样看来,罗素悖论中所定义的一切R R的集合,就应该是一切合法集合的集合,也就是所有集合的集合,这就是同类事物包含所有的同类事物,必会引出最大的这类事物。归根结底,R也就是包含一切集合的“最大的集合”了。因此可以明确了,实质上,罗素悖论就是一个以否定形式陈述的最大集合悖论。
(2)第三次数学危机的解决
罗素的悖论产生后,数学家们就开始为这场危机寻找解决的办法,其中之一是把集合论建立在一组公理之上,以回避悖论。首先进行这个工作的是德国数学家策梅罗,他提出七条公理,建立了一种不会产生悖论的集合论,又经过德国的另一位数学家弗芝克尔的改进,形成了一个无矛盾的集合论公理系统(即所谓zF公理系统),这场数学危机到此缓和下来。
现在,我们通过离散数学的学习,知道集合论主要分为Cantor集合论和Axiomatic集合论,集合是先定义了全集I,空集,在经过一系列一元和二元运算而得来的。而在七条公理上建立起来的集合论系统避开了罗素悖论,使现代数学得以发展。
三次数学危机是我们数学史发展中的一个奠基,他为我们日后更详细、深入的研究数学做了很好的铺垫,我我想以后也许会有第四次数学危机,但数学家也会把它化解掉,只有出现危机,才能使我们的数学研究达到更高的境界。
数学的产生和发展,始终与人类社会的生产和生活有着密不可分的联系。在新教材中,任何一个新概念的引入,都特别强调它的现实背景、数学理论发展背景或数学发展的历史背景,只有这样才能让学生感到知识发展水到渠成。所以特别希望在教学中能不时渗透数学史的相关知识,充分发挥和利用数学史的教育价值,使学生通过了解数学史,而更加全面更加深刻地理解数学、感悟数学。
一、集合论的诞生
一般认为,集合论诞生于1873年底。1873年11月29日,康托尔(,1845-1918)在给戴德金(Julius Wilhelm Richard Dedekind,1831—1916)的信中提问“正整数集合与实数集合之间能否一一对应起来?”这是一个导致集合论产生的大问题。几天后,康托尔用反证法证明了此问题的否定性结果,“实数是不可数集”,并将这一结果以标题为《关于全体实代数数集合的一个性质》的论文发表在德国《克莱尔数学杂志》上,这是“关于无穷集合论的第一篇革命性论文”,在其系列论文中,他首次定义了集合、无穷集合、导集、序数、集合运算等,康托尔的这篇文章标志着集合论的诞生。
二、集合论成为现代数学大厦的基础
康托尔的集合论是数学史上最具革命性和创造性的理论,他处理了数学上最棘手的对象——无穷集合,让无数因“无穷”而困扰许久的数学家们在这种神奇的数学世界找回了自己的精神家园。它的概念和方法渗透到了代数、拓扑和分析等许多数学分支,甚至渗透到物理学等其他自然学科,为这些学科提供了奠基的方法。几乎可以说,没有集合论的观点,很难对现代数学获得一个深刻的理解。
集合论诞生的前后20年里,经历千辛万苦,但最终获得了世界的承认,到了20世纪初,集合论已经得到数学家们的普遍赞同,大家一致认为,一切数学成果都可以建立在集合论的基础之上了,简言之,借助集合论的概念,便可以建立起整个数学大厦,就连集合论诞生之初强烈反对的著名数学家庞加莱(Jules Henri Poincaré,1854-1912)也兴高采烈地在1900年的第二次国际数学家大会上宣布:“借助集合论概念,我们可以建造整个数学大厦。今天,我们可以说绝对的严格性已经达到了。”然而,好景不长,一个震惊数学界的消息传出,集合论是有漏洞的!如果是这样,则意味着数学大厦的基础出现了漏洞,对数学界来说,这将是多么可怕啊!
三、罗素(Bertrand Russell,1872-1970)悖论导致第三次数学危机
1903年,英国数学家罗素在《数学原理》一书上给出一个悖论,很清楚地表现出集合论的矛盾,从而动摇了整个数学的基础,导致了数学危机的产生,史称“第三次数学危机”。
罗素构造了一个所有不属于自身(即不包含自身作为元素)的集合R,现在问R是否属于R?如果R属于R,则R满足R的定义,因此R不属于自身,即R不属于R。另一方面,如果R不属于R,则R不满足R的定义,因此R应属于自身,即R属于R,这样,不论任何情况都存在矛盾,这就是有名的罗素悖论(也称理发师悖论)。
罗素悖论不仅动摇了整个数学大厦的基础,也波及到了逻辑领域,德国的著名逻辑学家弗里兹在他的关于集合的基础理论完稿而即将付印时,收到了罗素关于这一悖论的信,他立刻发现,自己忙了很久得出的一系列结果却被这条悖论搅得一团糟,他只能在自己著作的末尾写道:“一个科学家所碰到的最倒霉的事,莫过于是在他的工作即将完成时却发现所干的工作的基础崩溃了。”这样,罗素悖论就影响到了一向被认为极为严谨的两门学科——数学和逻辑学。
四、消除悖论,化解危机
罗素悖论的存在,明确地表示集合论的某些地方是有毛病的,由于20世纪的数学是建立在集合论上的,因此,许多数学家开始致力于消除矛盾,化解危机。数学家纷纷提出自己的解决方案,希望能够通过对康托尔的集合论进行改造,通过对集合定义加以限制来排除悖论,这就需要建立新的原则。
在20世纪初,大概有两种方法。一种是1908年由数学家策梅洛(Zermelo,Ernst Friedrich Ferdinand,1871~1953)提出的公理化集合论,把原来直观的集合概念建立在严格的公理基础上,对集合加以充分的限制以消除所知道的矛盾,从而避免悖论的出现,这就是集合论发展的第二阶段:公理化集合。
解铃还须系铃人,在此之前,危机的制造者罗素在他的著作中提出了层次的理论以解决这个矛盾,又称分支类型化。不过这个层次理论十分复杂,而策梅洛则把这个方法加以简化,提出了“决定性公理(外延公理)、初等集合公理、分离公理组、幂集合公理、并集合公理、选择公理和无穷公理”,通过引进这七条公理限制排除了一些不适当的集合,从而消除了罗素悖论产生的条件。后来,策梅洛的公理系统又经其他人,特别是弗兰克尔(el)和斯科伦()的修正和补充,成为现代标准的“策梅洛——弗兰克尔公理系统(简称ZF系统)”,这样,数学又回到严谨和无矛盾的领域,而且更促使一门新的数学分支——《基础数学》迅速发展。
五、危机的启示
从康托尔集合论的提出至今,时间已经过去了一百多年,数学又发生了巨大的变化,而这一切都与康托尔的开拓性工作密不可分,也和数学家们的艰辛努力密不可分。从危机的产生到解决,我们可以看到,数学的发展跟提出问题和面对困难是离不开的,期间要经历无数的挫折和失败,但是只要坚持,终会走向成功。
矛盾的消除,危机的化解,往往给数学带来新的内容,新的变化,甚至革命性的变革,这也反映出矛盾斗争是事物发展的历史性动力的基本原理。正如数学家克莱因(FelixChristianKlein1849-1925)在《数学——确定性丧失》中说:“与未来的数学相关的不确定性和可疑,将取代过去的确定性和自满,虽然这次悖论已经找到解释,危机也已化解,但是更多的还是未知,因为只要仔细分析,矛盾又将会被认识更为深刻的研究者发现,这种发现不应该被认为是‘危机’,而应该感到,下一个突破的机会来到了。”
参考文献:
1.《普通高中课程标准实验教科书——数学必修1》教师教学用,人民教育出版社
2.胡作玄,《第三次数学危机》
中华人民共和国的诞生,为中国数千年的文明史揭开了新的篇章,我国数学科学的研究出现了生机勃勃的景象,以下是我搜集的一篇关于三次数学危机探讨的论文范文,供大家阅读参考,
从我国数学的发展看三次数学危机。
1 引言
数学中有大大小小的许多矛盾,比如正与负、加法与减法、微分与积分、有理数与无理数、实数与虚数等等。但是整个数学发展过程中还有许多深刻的矛盾,例如有穷与无穷,连续与离散,乃至存在与构造,逻辑与直观,具体对象与抽象对象,概念与计算等等。在整个数学发展的历史上,贯穿着矛盾的斗争与解决。而在矛盾激化到涉及整个数学的基础时,就产生数学危机。整个数学的发展史就是矛盾斗争的历史,斗争的结果就是数学领域的发展。
2 三次数学危机
第一次数学危机发生在古希腊,源于毕达哥拉斯的以数为基础的宇宙模型和数是可公度的信条。毕达哥拉斯认为,事物的本质是由数构成的,并以数为基础,构造了宇宙模型[1].在毕达哥拉斯看来,数就是整数或整数之比。但这一信条后来遇到了困难。因为有些数是不可公度的。这一矛盾,导致了毕达哥拉斯关于数的信条的破产,并进一步导致了毕达哥拉斯以数为基础的宇宙模型的破产。这在当时产生的震动太大了,因此历史上称之为第一次数学危机。
17、18世纪关于微积分发生的激烈的争论,被称为第二次数学危机[2].在17世纪晚期,形成了微积分学。牛顿和莱布尼茨被公认为微积分的奠基者。他们的功绩主要在于把各种有关问题的解法统一成微积分,有明确的计算步骤,微分法和积分法互为逆运算[3].由于新诞生的微积分方法中隐含着逻辑推理上的严重缺陷,导致了无穷小悖论[4].当时牛顿等人不能自圆其说,而且,其后一百年间的数学家也未能有力的回答贝克莱的质问,由此而引起数学界甚至哲学界长达一个半世纪的争论,造成第二次数学危机.
19世纪末分析严格化的最高成就--集合论,似乎给数学家们带来了一劳永逸摆脱基础危机的希望。庞加莱甚至在1900年巴黎国际数学大会上宣称:现在我们可以说,完全的严格性已经达到了![5]但就在第二年,一场摇撼整个数学大厦基础的暴风雨来临了,英国数学家罗素以一个简单明了的集合论悖论打破了人们的上述希望,引起了关于数学基础的新争论。他把关于集合论的一个着名悖论用故事通俗地表述出来。
它和其它一些集合论悖论一样,对数学发展的影响是十分深刻、巨大的,甚至可以说是动摇了整个数学的基础,并导致了第三次数学危机。
3 从我国数学的发展看三次数学危机
中华人民共和国的诞生,为中国数千年的文明史揭开了新的篇章,我国数学科学的研究出现了生机勃勃的景象,这是我们国家社会主义建设的需要,也是我们党和国家非常重视科学技术的结果,
数学论文《从我国数学的发展看三次数学危机。中国科学院于1950年开始筹建数学研究所,1952年正式成立。全国各高等院校普遍设置了数学系,《数学学报》和《数学通报》复刊。1958年~1960年的大跃进时期,在极左思潮影响下,数学基础理论研究受到很大冲击,积极的一面是明确了向世界先进水平看齐的奋斗目标,也重视理论联系实际,线性规划得到大力推广并创造了切实可行的图上作业法,运筹学由此在我国发展起来。在发展我国高科技过程中,例如1965年9月17日,我国科学工作者在世界上首次用人工方法合成结晶牛胰岛素。
我们不能不承认,数学对于现实生活的影晌正在与日俱增。许多学科都在悄悄地经历着一场数学化的进程。现在,已经没有哪个领域能够抵御得住数学方法的渗透。因此,对于数学,特别是现代数学加以普及,使得数学和数学家的工作能对现实生活产生应有的积极影响,这已成为人们日益重视的课题。
4 总结
综上所述三次数学危机对数学的发展影响是巨大的。第一次数学危机中产生的欧几里德几何对树立天文学的发展起了很大的推动作用,第一次数学危机使古希腊数学基础发生了根本性的变化,使古希腊的数学基础转向几何。第二次数学危机中波尔查诺给出了连续性的正确定义;阿贝尔指出要严格限制滥用级数展开及求和;柯西指出无穷小量和无穷大量都是变量,并且定义了导数和积分;狄利克雷给出了函数的现代定义;美国数理逻辑学家罗宾逊又利用无穷小量引进超实数的概念,建立了非标准分析,同样也能精确的描述微积分,解决无穷小悖论。第三次数学危机建立了实数理论,且在此基础上建立了极限的基本定理,使数学分析建立在实数理论的严格基础之上,康托尔创立了集合论。而且还产生了公理化方法论和数理逻辑等一批新颖学科。我国以至世界各国的数学发展也都依赖于三次数学危机中产生的数学的新内容。整个数学的发展是一个层层深入、层层递进的过程。
参考文献:
[1]人民教育出版社中学数学室着.现代数学概论[M].北京:人民教育出版社,2003.
[2]张光远.现代化知识文库:二十世纪数学史话[M].知识出版社,1984.2
[3]袁小明.数学史话[M].山东教育出版社,1985.
[4]于寅.近代数学基础[M].华中理工大学出版社,1999.3.
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