有时,看起来简单的问题,反而难于回答。因为事情已经简单得很难再简单了,只能用较复杂的概念来说明它。但是,把简单的东西复杂化,能算是说明吗?
如果问复数是什么那是容易回答的,因为复数可以用一对实数表示。问实数是什么,现在也不难回答了,因为实数可以用有理数的分割表示。有理数呢,可以表为整数之比。整数归结为自然数。最后问到自然数是什么,就不那么容易痛痛快快的回答了。
这已不只是数学问题了。它同时也是个哲学问题。它实际上是在问:数学所研究的对象本质上是什么?我们试着从最简单的1开始讨论一下。
事实上,历史上长期存在着实数是什么,复数是什么等哲学困感。到了19世纪,这些困感由于数学家的大量劳动成果而被逐步廊清,自然数是什么的问题才终于被突出出来了。
一、“1”是什么
这似乎是最简单不过了。我们从牙牙学语的时候就知道了1”。一个皮球,一把椅子,一只白兔。
但是,1究竟是什么呢?是一个皮球吗?是一把椅子吗?是一只白兔吗?
又都不是。如果它是一个皮球,就不能又是一把椅子。但我们使用它的时候,它既可以是一把椅子,又可以是一个皮球,它还可以是一个别的什么东西。
可以说,1是高度抽象的结果。
你坐着的这把椅子,你看得见摸得着,是具体的东西。铁木结构的,贴着木纹纸的。
如果说把椅子,就不具体了。是哪一把呢?是新的还是旧的?木的?铁的?黄的?红的?大的?小的?都不知道,反正是一把椅子。这椅子是抽象的,不是具体的。但因为我们见过坐过具体的椅子,所以当听人说到“一把椅子”时,我们知道它是哪类的东西。 比方说,它可以坐人,坐上之后还可以向后靠。它不会比房间大,不会比拳头小,等等。我们从具体事物中得到抽象概念,又根据具体事物来理解抽象概念。
一把椅子,一只白兔,一个皮球.都已经是抽象的概念了。它已丢掉了事物的许多具体特征:椅子的质料,白兔的品种,皮球的颜色,等等。但还不算太抽象。因为它们是从具体事物直接抽象而来的。
在这个基础上,再抽象一次,把椅子、白兔、皮球这些东西又舍掉,便剩下了一个赤裸裸的1。我们对它知道得更少了,它不是一把椅子、一只白兔或一个别的什么,它是纯粹的1。
但我们对它的性质还可以有所了解。因为一个白兔和一个白兔在一起是两个白兔,一个皮球又一 个皮球是两个皮球,把椅子添上一把椅子是两把椅子,舍去了白兔、皮球、椅子之后,我们就得到了关于纯粹的1的纯粹的数量关系1+1=2。
当然,我们还要同样地从具体事物中抽象出2,抽象出“+”和“=”。
因为1+1=2是纯粹的数量关系.所以它可以普遍地运用。它可以表示一一个人和一个人是两个人,可以表示一个星和一个星是两个星。它什么都不是,因而可以什么都是。
像一只空的箱子,你可以用它装任何它装得下的东西。像一笔没有设定用途的钱,你可以买任何它可以买到的商品。
作为赤裸裸的数1,它仍有很多性质。如刚才说过的1+1=2,以及1+2=3,1 +5=5+1,1/2+1/2=1等等。
其中它有一个特别的性质:任何数乘1仍得该数:5*1=5,1*3=3,……。
在数学里,还可以再抽象。把1+1=2,1+2=3,1/2+1/2=1这些性质置之不顾,只考虑“任何数乘1不变”这一条性质,抽象结果,得到更赤裸裸、更抽象的1,通常称之为“么元素”或“单位”。
在数的乘法中,任何数乘1不变;
在向量的加法中,任何向量加0向量不变;
在矩阵乘法中,任何矩阵乘单位矩阵不变;
在函数复合运算中,任何函数与f(x)=x复合不变;
于是,数1、0向量、单位矩阵以及恒等函数f(x)=x都是相应运算下的“1”,即单位或么元素。
数学概念就是这样一层一层地抽象出来的。各门科学都要进行抽象,但数学抽象得最厉害,一直抽象到“凡夫俗子”莫名其妙的程度。
刚才仅仅说到1。几何中的点、直线、平面还不也是抽象的结果?!点没有大小,没有大小怎么看得见?谁见过无穷的直线?
但只说数学概念是抽象的,是从现实世界的数量关系或别的关系、空间形式或别的形式中抽象出来的,并没有完全解决问题。即使从历史上引证许多事实,把抽象的过程描述得清清楚楚,哲学家还是可以提出各种各样的问题:
数学所研究的抽象物——数、点、直线,——它们是客观存在的吗?
它们是在人认识它之前就存在呢?还是在人认识它之后才开始存在的呢?
人为什么能够进行这种抽象?是来自先天的能力呢? 还是来自后天的经验?
数学结论为什么老是正确呢?
两千多年来,特别是19世纪以来,数学家与哲学家对这些问题有形形色色的回答。
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