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关于数学之美学断想

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2014-04-08

1、数学的美是内在的美、隐蔽的美、深邃的美,美在数学思想内部,数学美是客观规律的反映,但这种反映不是像照镜子那样直接反映,而是人的能动反映,是自然社会化的结果,是人的本质力量对象化的结果。它所反映的不单纯是客观事物,而是融合了人的思维创造。因此,要领悟数学美必须透过,“抽象、枯燥”的符号、公式及定理等洞察其内部的数学思想:比如,数学家们把等式e[πi]+1=0

视为最优美的公式,美在哪里?其实,这个式子将算术中的“1”“0”,代数中的“i”,几何中的“π”,分析中的“e”神奇地统一在了一起,即它们相会于天桥:e[iθ]=cosθ+isinθ(在该式中令θ=π就可得到上式),它沟通了三角函数与指数函数之间的内在联系,充分体现了数学的统一美。

2、从价值追求的角度看,数学美实质上体现了人的审美精神,这种精神说到底是一种理性的精神,恰恰是这种精神,“使得人类的思想得以运用到非常完善至美的程度”,即“完满的境地”;正是这种精神,“从一定程度上影响人类的物质、道德和社会生活,以试图回答有关人类自身提出的一些问题”;正是这种精神,“使得人们能尽可能地去理解、了解、控制自然,掌握客观世界的规律”;正是这种精神,“使人们有可能去探求和确立已经获得的知识的最深刻的、最完美的学科内涵”,并使之“纯净到崇高的地步”。这是笔者从罗素的论述中感悟到的数学美的精神层面的独特内涵。 三、数学美的驱动性

对于数学美的追求历来是科学家进行发现与创新的重要内部驱动力。阿达玛与彭加勒都曾从心理学角度阐释美与发明创造之间的关系。他们认为,创造的本质就是做出选择,就是要抛弃不合适的方案,保留合适的方案,而支配这种选择的正是科学美感。正如阿达玛所说的:“科学美感,这种特殊的美感,是我们必须信任的向导,”因为,“唯有美感能预示将来的研究结果是否会富有成果。”数学史的研究表明,希腊几何学家之所以研究椭圆,可以说除了美感之外,再没有什么其他动力了。著名物理学家麦克斯韦在没有任何实验依据的情况之下,仅从数学美的考虑出发,将实验得出的电磁理论方程重新改写,以求得方程形式上的对称优美。令人惊异的是,改写的方程竞被后来的实验证实了,而且利用方程还可推导出一系列令人陶醉的结果,电磁理论决定性的一步就这样跨出了。这不能不让人相信美的确具有如此巨大的推动力与支配力。诚如爱因斯坦所言:“照亮我的道路,并且不断地给我新的勇气去愉快地正视生活的理想,是善、美和真。”事实上,爱因斯坦所提出的科学思想,有很多是出于美学而不是逻辑的考虑。他对实验和理论不相符的忧虑,甚至远远不及对基本原理的不简洁、不和谐所引起的忧虑,而这正是刺激他的思想的源泉。

四、数学美的甄别性

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