探討數學學中的人文文化
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摘要:數學學作為一門最基礎的自然學科,在形成產生發展的過程中,蘊涵著豐富的人文文化。為了充分挖掘自然科學中的人文思想,強化科學文化與人文文化之間的聯系,文章從唯心辨證法、美學、科學道德3個方面分析了數學學中的人文文化。
關鍵詞:數學學;人文文化
數學學是一門最基本的自然學科,它是闡述物質結構和物質基本運動規律的學科,所以人們常常覺得化學學只是包含一些沉悶的理論公式,而忽略了數學學中包含的人文誘因例如人文哲學思想、美學、道德等方面。實際上,數學學在形成、形成、發展的過程中,人們不是為了數學學而研究數學學,而是為了有助于人類、社會以及個體人的發展而研究數學學,所有那些都涉及到了人與人的關系、人與自然的關系,這種關系中都蘊藏著豐富的人文文化。
知名化學學家吳健雄曾強調:為了防止出現社會可持續發展中的危機物理學是一門以什么為基礎的科學,當前一個刻不容緩的問題是去除現代文化中兩種文化,即科學文化和人文文化之間的芥蒂,而強化這兩方面的聯系。沒有比學院愈發適宜的場所了。只有當兩種文化的成見在學院園里加以消弭以后,我們能夠對世界給出連貫而令人信服的描述。所以我們有必要去討論科學文化中的人文思想。
下邊從文化角度去分析化學學中的人文思想,主要有以下幾方面:
1化學學中的唯心辨證法思想
化學學在古時被稱為自然哲學,數學學作為一門精密的學科進行研究是從1687年牛頓發表的《自然哲學的物理原理》開始的。隨著學科的發展與不斷建立,數學學才從哲學中分化下來,產生獨立的學科,但數學文化中蘊藏的哲學思想是不會被分離的。
1.1實踐是檢驗真理的惟一標準
數學學是實驗科學,化學實驗既是構建數學理論的基礎又是檢驗化學理論真理智的方式。楊振寧院長說“物理學是以實驗為本的學科”,數學學上好多理論都是通過實驗檢驗論證的結果,彰顯了唯心辨證法的認識論觀點——實踐是檢驗真理的惟一標準。
1.2物質是普遍聯系的
化學發展史上,好多地方彰顯了物質是普遍聯系的觀點。例如人們以前把電和磁孤立上去,化學學家奧斯特接受自然力統一的哲學思想。深信電和磁之間存在某種潛在聯系,經過多年研究,總算發覺了電壓的磁效應,并由此開創了電磁學的新紀元。把電和磁聯系了上去,這正彰顯了唯心辯證法的特點——物質是普遍聯系的。
1.3事物發展過程中的“否定之否定”規律
人們對化學現象及其本質的認識是不斷地發展和建立上去的,每一種理論的構建過程都彰顯了“實驗(事實)——理論假定——實驗(新的事實)——修正理論”,遵照著辨證唯心主義中的“否定之否定”規律。諸如在整個光學的發展史中對光本質這個問題的認識,先是牛頓的微粒說;再是惠更斯的彈性波動說;接著麥克斯韋提出電磁波動說;到20世紀愛因斯坦提出光量子說。最終人們認識到光具有波粒二象性,人類對光本性的認識就正是遵守著“否定之否定”認識規律的反映。
1.4主要矛盾與次要矛盾的辨證關系
數學學中為了便捷研究問題,常常捉住物體的主要特點,忽視物體的次要特點,而抽想出一些理想模型。如“質點”這個理想模型保留了實際物體的質量和存在的位置,而忽視了物體本身的大小形狀,彰顯出辨證唯心主義中的“主要矛盾與次要矛盾之間的辨證關系”。
1.5運動的相對性和時空的相對性
近代數學學的`一大理論—愛因斯坦的相對論中涉及的哲學問題好多。最突出的就是相對運動和相對的時空觀念。相對論強調:相對性原理的本質在于運動的相對性這一事實,而不存在絕對運動。相對論否定了絕對運動的存在,就否定了絕對時空的概念。它通過不變的光速把時間和空間聯合為一個整體,由洛倫茲變換構建起各個慣性系之間的時空關系。
可見,不論是數學文化知識本身,還是數學文化產生、發展的過程都蘊涵著豐富的哲學思維方式,對人類的自然觀和哲學思想有重大的影響。
2數學學中的美學文化
2.1數學理論的美學特點
2.1.1簡單深刻美
在一個藝術家眼中簡單是一種美。自然現象紛繁復雜,數學學則力求用簡單的等式或定理去概括自然規律物理學是一門以什么為基礎的科學,但其反映的內在規律確是十分深刻的。如能量的轉化和守恒定理反映了各類不同方式的能量的轉化,牛頓的三大定理更是概括了宏觀低速條件下各類機械運動的規律,麥克斯韋電磁方程組將復雜的電磁現象統一其中,愛因斯坦相對論中的基本原理簡單凝煉,但其中內涵確是豐富而深刻的。
2.1.2對稱守恒美
對稱是自然界中廣泛存在的也是人們很樂于接受的一種美學方式,數學學在對自然的敘述中處處凸顯出了這些對稱的美:引力和作用力,“電生磁”與“磁生電”,粒子與反粒子,物質與反物質、圓孔或單縫衍射圖樣的對稱、無限長直導線周圍磁場的軸對稱等等。數學定理對某種規范變換的不變性、守恒性更是貫串于整個數學學的一種對稱方式,數學學中有許多守恒定理如:動量守恒、機械能守恒等等。實際上,對稱性早已成為當代數學學家研究數學理論的一種技巧。
2.1.3統一和諧美
數學理論的和諧統一美實際上是自然界和諧統一美的理論形態。如麥克斯韋電磁場理論把熱學、磁學、光學統一了上去,量子熱學把波動性和粒子性統一了上去,愛因斯坦的相對論把時間、空間、物質和運動統一上去,把精典數學學都寬容在他的理論框架之內,創造了程度更高范圍更大的和諧統一理論。
2.2化學學家與美學思想
世界知名化學學家狄拉克覺得:讓一個多項式具有美感要比符合實驗更為重要。英國科學家彭加勒曾說:“科學家研究自然,是由于他從中能得到樂趣,他之所以能得到樂趣,是由于她美”。知名化學學家楊振寧以前說過:“物理學的原理有它的結構,這個結構有它的美跟妙的地方,而各個數學學工作者對于這個結構的不同的美跟妙的地方的體會,有不同的了解,由于你們有不同的體會,所以每一個工作者會發展他自己獨到的研究方向跟研究方式,產生他自己的風格。”
許多知名的化學學家都有感知美的奇特本領,美學思想在許多化學學家成立與評價化學學理論時起著重大的啟發與指導作用。溯源人類科學源頭,科學美一直被作為一種人文理想而追求,成為科學家們獻身科學、潛心研究的直接動力之一。