如同物理规律,数学在许多人心目中也视为宇宙间普遍且通用的真理。很多人相信,假若外太空真的居住着异星文明,他们也必将共享着与地球人类类似的数学原理和公设。
假如这个观点站得住脚,那么数学似乎更应被视为一种探索,而非创造。人类不过是在不断地揭示那些存在于宇宙的数学真理,而非打造数学。然而,并非所有人都认同这一观点,有人坚定地认为数学是人类智慧的结晶,而非自然界的既存之物。
那么,数学究竟是人类的探索成果,还是创造产物呢?
在此之前,我们需要明确定义“探索”与“创造”。
二者之间的界限实际上颇为清晰。探索,指的是自然界中已然存有的事物,人类之前未曾察觉,而在将来或现今得以发现。相对地,创造则意味着某种实体在自然界中并不存在,而是通过人类的聪明才智被设计出来。
举例来说,电子在自然界中是客观存在的,只是直到近代才被人类所发现,因此我们用“发现电子”这样的表述,而非“创造电子”。而汽车则是自然界所无,人类凭借智慧造出来的东西,因此我们称之为“创造汽车”,而非“发现汽车”。
通过重新审视“发现”与“创造”的定义和差异,我们或许可以重新界定“数学”。数学的符号与规则并非自然界中现成存在,而是由人类构思设计,因此数学更倾向于是人类的创造。
然而,这个论断是否意味着讨论结束?你可能想得还太过简单。
我们必须意识到,数学与物理(即宇宙法则)是两回事。我们所熟知的种种物理规律早已嵌套在宇宙中,人类仅是在不断地发现这些规律。
此前我们曾认为,宇宙是无限广阔的,无边无际。但如今科学告诉我们,宇宙实际上是有限的,非但限于体积,还包括能量、质量、信息等物理量的限度。
也就是说,在我们这个有限的宇宙里,不存在“无限”的概念。
但在数学的世界中,“无限”是一个基础而重要的概念,如无理数π,我们永远不能用有限小数来准确描述它,因为我们的宇宙资源有限,这些有限的能量与物质不能支持我们做到这一点。哪怕是最强大的计算机,也无法完整地描述出π。
说穿了,“无限”不过是人类在数学中构建的一个概念,在实际宇宙中并无对应物。这意味着,数学与大自然本质上是两回事,大自然是实在的,而数学则非如此,它是数学家们构建起来的。
严格来讲,数学并不属于自然科学的范畴,正是因为“无限”的存在,数学得以超脱科学,成为一门超越科学的学科。
一句话总结就是:数学源于大自然,却又超越大自然,它并非大自然的一部分,而是凌驾于大自然之上。
换言之,人类借助数学这一工具可以完美地描述我们所处的宇宙,但有限的宇宙却无法完整地描绘出数学的全部,例如上述的“无限”概念。
科学并不仅仅限于自然科学,它还包括形式科学。形式科学基于定义和规律,而不是建立在对现实世界的观察上,除了数学,逻辑学、信息理论、计算机科学、统计学等均属此列。
归根结底,数学究竟是探索还是创造?
看到此处,你或许已有自己的见解。数学实际上是探索与创造的结合。简单来说,“数学究竟是探索还是创造?”这个问题或许不应该存在,或者说是一个错误的提问。在数学的语境下,探索与创造是相辅相成、不可割裂的整体。
如何理解上述论述?
举例来讲,欧几里得在研究几何学时,其中的公理是被创造出来的,就如同围棋的规则一样。然而,几何学中的诸多定理则是被发现的,它们在自然界中本来就存在。此外,数学中的许多概念,比如质数、偶数、奇数等是被创造出来的,但基于偶数的诸多定理却是被发现的。
在数学的世界里,发现与创造并不是截然不同的两极,在探索和创造数学的过程中,二者是和谐统一的,而非相互冲突。
数学家通过观察自然界中的现象,发现了众多数学规律,并基于这些规律,创造了许多新的数学概念,最终达到了“无限”的境界,使得数学跨越了大自然的束缚,自成一体,形成了一个“数学宇宙”。
总结起来,数学是探索与创造的融合体,它的根基源自大自然,之后却发展成为独立的、完整的世界!
发现的
这些数学定理就是人类自己创造的,不管有没有人类这些所谓的数学都是存在的。