[美]克莱因
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莫里斯·克莱因(1908~1992),美国数学教育家、应用数学家、数学史家。克莱因认为,进行数学创造的最主要的驱策力就是对美的追求。数学的完善的结构美,必不可少的想象和直觉,对称性和简洁,都给创造者提供了高度的美学上的满足。
数学是一棵富有生命力的树,它随着文明的兴衰而枯荣。
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数学不仅是一种方法、一门艺术或一种语言。数学更主要的是一门有着丰富内容的知识体系,其内容对自然科学家、社会科学家、哲学家、逻辑学家和艺术家十分有用,同时影响着政治家和神学家的学说;满足了人类探索宇宙的好奇心和对美妙音乐的冥想;甚至可能有时以难以察觉到的方式但无可置疑地影响着现代历史的进程。
数学是一门知识体系,但是它却不包含任何真理。与之相反的观点却认为数学是无可辩驳的真理的汇集,认为数学就像是信仰《圣经》的教徒们从上帝那儿获得最后的启示录一样,这是一个难以消除的、流传甚广的谬论。直到1850年为止,甚至数学家们也赞同这种谬论。幸运的是,19世纪发生的一些数学事件(这些我们随后将进行讨论)向这些数学家表明,这种看法是错误的。在这门学科中没有真理,而且在它的一些分支中的定理与另外一些分支中的定理是矛盾的。例如,上个世纪创立的几何中所确定的一些定理,与欧几里得在他的几何学中所证明的定理就是矛盾的。尽管没有真理,数学却一直给予了人类征服自然的神奇的力量。解决人类思想史上这个最大的悖论将是我们所关注的课题之—。
由于20世纪必须将数学知识与真理区分开,因此也必须将数学与科学区分开,因为科学确在寻求关于物质世界的真理。然而数学却无疑地是科学的灯塔,而且还继续帮助科学获得在现代文明中所占的位置。我们甚至可以正确地宣称,正是由于有了数学,现代科学才取得了辉煌的成就。但是我们将会看到,这两个领域有着明显的区别。
在最广泛的意义上说,数学是一种精神,一种理性的精神。正是这种精神,使得人类的思维得以运用到最完善的程度,亦正是这种精神,试图决定性地影响人类的物质、道德和社会生活;试图回答有关人类自身存在提出的问题;努力去理解和控制自然;尽力去探求和确立已经获得知识的最深刻的和最完美的内涵。在本书中,我们最为关心的将是这种精神的作用。
数学还有一个更加典型的特征与我们的论述密切相关。数学是一棵富有生命力的树,它随着文明的兴衰而荣枯。它从史前诞生之时起,就为自己的生存而斗争,这场斗争经历了史前的几个世纪和随后有文字记载历史的几个世纪,最后终于在肥沃的希腊土壤中扎稳了生存的根基,并且在一个较短的时期里茁壮成长起来了。在这个时期,它绽出了一朵美丽的花——欧氏几何。其他的花蕾也含苞欲放。如果你仔细观察,还可以看到三角和代数学的雏形;但是这些花朵随着希腊文明的衰亡而枯萎了。这棵树也沉睡了一千年之久。
这就是数学那时的状况。后来这棵树被移植到了欧洲本土,又一次很好地扎根在肥沃的土壤中。到公元1600年,它又获得了在古希腊顶峰时期曾有过的旺盛的生命力,而且准备开创史无前例的光辉灿烂的前景。如果我们将17世纪以前所了解的数学称为初等数学,那么我们能说,初等数学与从那以后创造出的数学相比是微不足道的。事实上,一个人拥有牛顿处于顶峰时期所掌握的知识,在今天不会被认为是一位数学家。因为与普通的观点相反,现在应该说数学是从微积分开始,而不是以之为结束。在我们这个世纪,这门学科已具有非常广泛的内容,以致没有任何数学家能够宣称他已贯通全部数学。
数学发展的这幅素描,尽管简略,但却表明数学的生命力正是根植于养育它的文明的社会生活之中。事实上,数学一直是文明和文化的重要组成部分,因此许多历史学家通过数学这面镜子,了解了古代其他主要文化的特征。以古典时期的古希腊文化为例,它大约从公元前600年延续到公元前300年。由于古希腊数学家强调严密的推理以及由此得出的结论,因此他们所关心的并不是这些成果的实用性,而是教育人们去进行抽象的推理,和激发人们对理想与美的追求。因此,看到这个时代具有很难为后世超越的优美文学,极端理性化的哲学,以及理想化的建筑与雕刻,也就不足为奇了。
数学创造力的缺乏也表现在一个时代文明的文化里,这一点也是真实的。看看罗马的情况吧。在数学史上,罗马人在一定时期内曾作出过贡献,但从那以后他们就开始停滞不前了。阿基米德,最伟大的古希腊数学家和科学家,在公元前221年被突然闯入的罗马士兵杀害了,当时他正在研究画在沙盘中的几何图形。对此,A。N。怀特海(AlfredNorthWhitehead)说过:
阿基米德死于一个罗马士兵之手,是一个世界发生头等重要变化的标志:爱好抽象数学、擅长推理的古希腊在欧洲的霸主地位,被重实用的罗马取代了。洛德·比肯斯菲尔德(LordBeaconsfield),在他的一部小说中,曾把重实用的人称为是重复其先辈错误的人。罗马是一个伟大的民族,但是他们却由于只重实用而导致了创造性的缺乏。他们没有发展其祖先的知识,他们所有的进步都局限于工程技术的细枝末叶。他们并不是那种能够提出新观点的梦想家,这些新观点能给人以更好地主宰自然界的力量。没有一个罗马人因为沉湎于数学图形而丧命。
事实上,西塞罗(Cicero)夸耀自己的同胞——感谢上帝——不是像希腊人一样的梦想家,而是把他们的数学研究派上实际用场的人。
注重实用的罗马帝国,将其精力用于权术和征服外邦。为迎接军队胜利归来的拱形的凯旋门,也许是罗马帝国的最好象征,但它们不是显得得体优雅,而是显得毫无生气。罗马最突出的特征也许是麻木不仁,罗马人几乎没有真正的独创精神。简言之,罗马文化是外来的,罗马时期的大多数成就主要渊源于小亚细亚的希腊,此时小亚细亚的希腊正处于罗马政权统治之下。
这几个例子告诉我们,一个时代的总的特征在很大程度上与这个时代的数学活动密切相关。这种关系在我们这个时代尤为明显。在不抹煞历史学家、经济学家、哲学家、作家、诗人、画家和政治家功绩的前提下,我们可以这样说:其他文明已经产生了在能力和成就方面同等的效果。另一方面,尽管欧几里得和阿基米德无疑地是极其卓越的思想家,尽管我们的数学家得以达到最高的水平,这仅仅是因为像牛顿所说的那样,他们是站在巨人的肩膀上。然而,正是在我们这个时代,数学才达到了它应该达到的范围,而且有着不同寻常的用途。这样,由于数学已经广泛地影响着现代生活和思想,今天的西方文明与以往任何历史上的文明都有着明显的区别。也许,在这本书中,我们会看到现在这个时代是如何受惠于数学的。
(节选自《百年人文随笔·外国卷》黎光耀主编,张祖贵译,吉林人民出版社2003年版)