数学的起源和发展

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屠靓2Z
2021-05-09 · TA获得超过365个赞
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数学起源于人类早期的生产活动,古巴比伦人从远古时代开始已经积累了一定的数学知识,并能应用实际问题。从数学本身看,他们的数学知识也只是观察和经验所得,没有综合结论和证明,但也要充分肯定他们对数学所做出的贡献。

基础数学的知识与运用是个人与团体生活中不可或缺的一部分。其基本概念的精炼早在古埃及、美索不达米亚及古印度内的古代数学文本内便可观见。从那时开始,其发展便持续不断地有小幅度的进展。但当时的代数学和几何学长久以来仍处于独立的状态。

代数学可以说是最为人们广泛接受的“数学”。可以说每一个人从小时候开始学数数起,最先接触到的数学就是代数学。而数学作为一个研究“数”的学科,代数学也是数学最重要的组成部分之一。几何学则是最早开始被人们研究的数学分支。

直到16世纪的文艺复兴时期,笛卡尔创立了解析几何,将当时完全分开的代数和几何学联系到了一起。从那以后,我们终于可以用计算证明几何学的定理;同时也可以用图形来形象的表示抽象的代数方程与三角函数。而其后更发展出更加精微的微积分

现时数学已包括多个分支.创立于二十世纪三十年代的法国的布尔巴基学派则认为:数学,至少纯数学,是研究抽象结构的理论。

结构,就是以初始概念和公理出发的演绎系统。他们认为,数学有三种基本的母结构:代数结构(群、环、域、格,……)、序结构(偏序、全序,……)、拓扑结构(邻域、极限、连通性、维数,……)。

数学被应用在很多不同的领域上,包括科学、工程、医学和经济学等。数学在这些领域的应用一般被称为应用数学,有时亦会激起新的数学发现,并促成全新数学学科的发展。数学家也研究纯数学,也就是数学本身,而不以任何实际应用为目标。虽然有许多工作以研究纯数学为开端,但之后也许会发现合适的应用。

具体地,有用来探索由数学核心至其他领域上之间的连结的子领域:由逻辑、集合论(数学基础)、至不同科学的经验上的数学(应用数学)、以较近代的对于不确定性的研究(混沌、模糊数学)。

就纵度而言,在数学各自领域上的探索亦越发深入。

符号、语言与精确性

我们现今所使用的大部分数学符号在16世纪后才被发明出来的。在此之前,数学以文字的形式书写出来,这种形式会限制了数学的发展。现今的符号使得数学对于专家而言更容易掌握,但初学者却常对此望而却步。

它被极度的压缩:少量的符号包含着大量的信息。如同音乐符号一般,现今的数学符号有明确的语法,并且有效地对信息作编码,这是其他书写方式难以做到的。符号化和形式化使得数学迅速发展,并帮助各个科学领域建立基础支撑理论。

数学语言亦对初学者而言感到困难。如“或”和“只”这些字有着比日常用语更精确的意思。亦困恼著初学者的,如“开放”和“域”等字在数学里有着特别的意思。数学术语亦包括如“同胚”及“可积性”等专有名词

但使用这些特别符号和专有术语是有其原因的:数学需要比日常用语更多的精确性。数学家将此对语言及逻辑精确性的要求称为“严谨”。但在现实应用中,舍弃一些严谨性往往会得到更好的结果。

严谨是数学证明中很重要且基本的一部分。数学家希望他们的定理以系统化的推理依著公理被推论下去。这是为了避免依著不可靠的直观而推出错误的“定理”,而这情形在历史上曾出现过许多的例子。

在数学中被期许的严谨程度因着时间而不同:希腊人期许著仔细的论证,但在牛顿的时代,所使用的方法则较不严谨。

牛顿为了解决问题所做的定义,到了十九世纪才重新以小心的分析及正式的证明来处理。今日,数学家们则持续地在争论电脑协助证明的严谨度。当大量的计算难以被验证时,其证明亦很难说是足够地严谨。

公理在传统的思想中是“不证自明的真理”,但这种想法是有问题的。在形式上,公理只是一串符号,其只对可以由公理系统导出的公式之内容有意义。

希尔伯特计划即是想将所有的数学放在坚固的公理基础上,但依据哥德尔不完备定理,每一相容且能蕴涵皮亚诺公理的公理系统必含有一不可决定的公式;

因而所有数学的最终公理化是不可能的。尽管如此,数学常常被想像成只是某种公理化的集合论,在此意义下,所有数学叙述或证明都可以写成集合论的公式。

以上内容参考 百度百科-数学

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