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自然科学与数学的距离

www.hileqi.com 2024-03-10 07:25 科技

让大家用一道选择题,当作本文的切入点。请问下列叙述何者为真?

A.图灵是“AI之父”

B.图灵本人并不是AI

C.数学是自然科学之母

D.数学本身并不是自然科学

E.以上皆是

假如你一时拿不定主意,可以先看看下面的剖析,再选出心中的正确答案。

自然科学的研究对象存在于自然界,数学则否

早在两千多年前,数学就历程了一次脱胎换骨的过程,将研究对象从看得见摸得到的东西,如牛羊和土地,逐步抽象为看不见摸不到的定义。举例而言,一只鸡、两只鸭、三只鹅和1、2、3就有本质上的差异,前者具体,后者抽象。数学公式也是同样的道理,比如1+2=3能描述无数的实质状况,而a+b=c适用性更广,这就是抽象化的威力。

几何形体也应作如是观,比如,数学家概念的“圆”是一种完美无瑕的结构,至于真实世界的圆形,无论太阳、满月或车轮都各有各的缺陷。虽然纳米科学家已经能将原子排成一圈,但在数学家眼中,如此的圆圈仍和一串念珠相差无几。

数学成就可以证明不可以推翻,自然科学刚好相反

自然科学多少会用总结法,然而研究对象无穷无尽,任何结论都不可能一一验证毫无遗漏,因此它们都是若干时日后大概被推翻的定律。

反之,数学的要紧成就皆来自演绎,一旦导出或得证便永远成立。即便有人用无懈可击的办法推导出1+1=10,也并未否定1+1=2,他只不过改用二进位制罢了。

自然科学的成就皆为发现,数学则接近创造

自然科学研究的是既存事物或规律,任何成就都不算无中生有,所以当然是发现。

至于数学公式或定理,既然基本元素全是抽象定义,广义来讲无一不是心智运作的产物。你可以创造1+1=2,他可以创造1+1=10,而图灵则可以创造1+1=11(想想这是几进位?)。

数学可以任意推广,自然科学则有限制

推广既有成就是数学家的天性,比如从平面几何推广到球面几何乃至立体几何,都是古希腊数学家的辉煌收获。后起之秀则更上N层楼,继续用想象力开发更高维度的空间,获得相当丰硕的成就。

这类空间和真实世界没直接关系,甚至间接关系也没有,其学术价值却遭到一致一定,不会有数学家质疑实用与否。

数学基础与自然科学基本精神颇有出入

演绎科学需要打造在坚实的根基上,不然无异于沙上城堡。因此,早在欧几里得的年代,数学便走上一条特立独行的公理化的道路。

纵使公理一律具备不证自明的特点,“所有些直角彼此相等”便是典型的例子,但公理化的基本精神除去不证自明,还有不容置疑,这在不少人心中,显然就有违科学精神了。

不过,就自然科学看法而言,数学基础中最离经叛道的并不是公理,而是所谓的“无概念名词”。这类名词被剥夺了拥有明确概念的资格,但它们所代表的定义起码符合你我的直觉经验。这么说虽然有点玄,事实上,无概念名词的实例并不罕见,几何学的点和直线都是这个家族的成员。

至于为什么要弄得这样神秘,数学家当然有不能已的苦衷。假如不以无概念名词当作人为的出发点,必然会有人发挥追根究底的精神,没完没了一路追问下去,那样数学的根基注定成为无底洞,如何也找不到着力之处。

真理越辩越明。目前,正确答案是否呼之欲出了?

(作者叶李华 系科普科幻作家、译者)

Tags:数学

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