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数学的本质是发现还是创造?
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2023.06.17 山西

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物质世界的规律是客观存在的,数理化用来描述世界客观规律的定理是发现,是发现不是创造。

但用来描述这些规律、定理的公式、符号是创造,因为符号不是客观存在的,是人类建立的一个抽象的系统,用于更好的描述客观存在。

比如数学中的1,是创造,它是一个符号。1 1=2,是发现,是用人类创造的符号去描述客观存在的规律。

发现的东西不存在对错,现实世界是怎样就怎样。

创造有对错,比如你用自己创造的符号建立公式去描述客观存在的规律,可能会出错。但客观存在的规律就是那样,无所谓对错。

回复2:

道可道,非常道。道是客观存在的规律总集,一切客观规律都属于道的一部分。因此,道是不可描述的。因为一旦你用一段语言准确的描述他了,说明他有边界,也就是有他不能包含的东西。

道,至大无外,至小无内,无所包而无所不包。

大道虽不可描述,但可以描述大道的一小部分。

一切符号系统都是人类用于捕捉大道碎片,试图用人类可以理解的方式去契合道。理论上,无穷岁月后,所有的大道碎片都完成契合(虽然实际不可能),此时完成了合道,也就是达到了天人合一之境。

数学、物理、化学、文学、哲学等等,所有的学科看似天差地别,实则是从不同的方向去契合道。合道之前殊途,合道之后同归。

如是而已。

回复3:

数学是一种描述世界的抽象语言,人们发明它用来厘清世界,追逐真理。所以它是被发明的,也可以说是被发现的。

回复4:

数学中的1,是创造,它是一个符号。1 1=2,是发现,是用人类创造的符号去描述客观存在的规律。

在人类的认知里,本没有认识,把这个认知扩充,这是一种创造;可是从逻辑结构来讲,它本身就已经在那里,是发现。

人脑本身是有局限性的,为了便于人类理解,于是创造了人脑与客观物质联通的渠道。

回复5:

当人类终于开始自由探索并相互学习、相互借鉴之后,我们对这个世界的认知就好像一束从手电筒中射出去的光,从此开始了一段没有终点的旅程。

可能还有很多有趣的答案,大家也可以思考一下。

数学还有很多美,比如平行线,有永远不相交的美。

1、平行线不相交

上学的时候,我们学过一条定理:几何中,在同一平面内,不相交(也不重合)的两条直线叫做平行线

之前面试,被问到一个题:用js证明,给出的a,b两条直线是否平行。

解题关键公式,笛卡尔坐标系中的直线方程:y=kx b,判断斜率是否相等。

当然还有其他思路:比如,同位角相等(内错角或同旁内角)相等,延长线是否相交等判断方法,另外还得证明两条线不重合。

在欧几里得“第五共设”的约束下,平面上任意两条直线,要么平行,要么只能相交一次,互相打了个照面,就渐行渐远,永远不会相见。

两条平行线,哪怕再靠近,再想触碰对方,也永远不会相交——永远。

最近看一部小说,名字叫《遥远的救世主》,电视剧《天道》改编于此小说,王志文和左小青主演。

芮小丹随着和丁元英相处后发现,自己和丁元英根本不是一条船上的人,更像是两条相交的平行线,一开始两人由交叉口汇在一起,到那个临界点后,两人的认知就逐渐有了知识鸿沟,芮小丹发现自己喜欢的人,有时让人摸不清这人到底在想什么。

这时候文化属性和格局圈子就显现无疑,让芮小丹清楚的知道自己和丁元英存在的差距,所以最后芮小丹宁愿选择死,也不想拖丁元英的后腿,认为离开了自己丁元英会过得很好。

从此,你走你的,我走我的,再无交集。

对我来说,这才是世界上最浪漫的残酷。

2、平行线相交

平行线不相交的前提条件是,两条直线在同一平面内,而在非欧几何中,平行线能相交。

举个例子,你把纸放在平整桌面上作图,这张纸在第三维的曲率就是零,这时欧几里得几何的公理就全部成立。

如果,你再把纸贴在西瓜上,此时纸依然是二维的,但此时它在第三维的曲率不再是零(大于零),这时我们连接西瓜上任意两点,画直线,它依然是这两点的最短路径(球面上的),那么按照直线的定义,在这个球面当中,它就还是直线。

地球上每条经线都垂直于赤道这条直线,所以它们理应互相平行,但众所周知这些经线却还相交于极点。

你可以将以上理解为,平面几何和球面几何的区别。

你肯定听说过飞蛾扑火。飞蛾为什么扑火?这里也跟平行线有关。
“爱到飞蛾扑火,是种堕落”,好在大自然里的飞蛾扑火,不是为了爱情,而仅仅是因为,它想在夜晚“走直线”。

世界万物都是惜命的,求生的意识早就写进了基因里,珍惜生命是生物的本能,飞蛾也一样,作为没有高级思维能力的动物,它们是不会自杀的。

比较科学的解释就是昆虫的趋光性。漆黑的夜里,它们需要依靠微弱的大自然光源来导航。在人类出现之前,夜晚最主要的光来基本上都来自于天上的月亮和星星。

为了保证航线的稳定,他们会寻找一个远方的光源做参照物。而那些会发光的天体,就像一个罗盘,指引着它们飞行。

飞蛾以天体作为参考点,是一种横向导航定位。因为挂在天边的星星和月亮,都是一种极远的光源。所以这些光到达地球后,就已经可以看作是互相平行的光线了。以月亮发出的平行光线为参考物,飞蛾的飞行路线是一条直线。

它们只需要与入射光线按固定的夹角飞行,就能保证航线是一直向前的。

但人造光源出现后,情况就不一样了。相对月亮和星星来说,人造光源都属于近处光源,因此光线是从一点呈发射状的。

以街边的路灯为例,并想象有一只飞蛾刚好从较远处看到这一光源。当飞蛾以为路灯就是月亮时,它就会试图以与光线呈45°的夹角飞行。

因为路灯光线并非平行光线,所以飞蛾越是固定这一夹角飞行,轨道就越向内弯曲。于是,飞蛾的轨道便形成了一个等角螺旋。

在坐标系中,等角螺线的螺线和射线之间的夹角就始终是一个固定值。而飞蛾也随着这个螺旋轨道,盘旋着逐渐逼近路灯,最后直接与路灯撞个满怀。

月光奏鸣曲 音乐: Glenn Gould - Then The Moon Forgot

在数学上,飞蛾扑火的这种路线,叫做斐波那契螺旋线。

斐波那契螺旋线在地球中普遍存在,也称“黄金螺旋,在艺术、建筑、音乐、植物、动物、医学、军事、市场行为等方面都有应用,后面再单独开篇写。

总结

数学之美,在于,数学不是发明,数学一直在那,只是等我们去发现ta。

一个香蕉加一个香蕉就永远等于两个香蕉,两个香蕉减一个香蕉永远等于一个香蕉,这就有了自然数的加减法。

有了减法,就自然会有“负数”概念;为了快速算加法,就有了乘法;有了乘法,就有了平方;有了平方,就会有人想到开方;当有古希腊好事者想对2开方,就有了引发第一次数学危机的无理数……

平面内距一个定点等长所有点的集合是圆,周长和直径比是 π,只要宇宙臣服于逻辑,这个事实就永恒不变。

你发现了吗?这些推导都是数学自身驱动的。

整整一座壮美的数学大厦,以及大厦里无穷的数学结构——早就,已经,永恒,存在,在那里,等待着被人类发现,索取,利用。

无论人类存在与否,时间存在与否,空间存在与否,数学都永远存在。

目前为止,数学是每个理性人最该拥有的信仰。

这就是数学的美。

< end >

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