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1701054621 到现在为止,所有的这些争端都发生在受人尊敬、地位很高的人之间。在格奥尔格·康托尔(Georg Cantor)的事例中,我们却看到一个完全不同的论战。该论战中有一个明显的受压迫者(详见第6章),而这个受压迫者却恰好是数学史上最有创意的数学家之一。这是他的荣耀,也是他的困境之源。康托尔有幸与三位最杰出的德国数学家共事研究。然而,他也是不幸的,因为三人中有一位是利奥波德·克罗内克(Leopold Kronecker),他是一位著名的数学教授,但非常保守。当康托尔开始在几个大胆的方向寻求突破时,他的麻烦来了。
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1701054623 实际上,康托尔已经在数学世界开创了一个广阔的新领域。他创造了集合论,这是一个使传统算术转变方向的新观念。无穷一直被认为是个捉摸不定、难以理解的谜,而他不仅提出了一个真实、有形的无穷概念,甚至还找到了一个解决它的数学方法。但是,他的行动越大胆,对克罗内克这个曾经友好地支持过他的老师来说,这些行动看起来就越发像“数学的疯狂”(mathematical insanity(3))。康托尔竭力想创建大胆的新数学理论并取得荣誉,他由此而面临的巨大困境使他的悲惨遭遇犹如一出肥皂剧。
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1701054625 在提出集合论的早期,康托尔非常偶然地用到了一些方法,凭此确定了那些促成集合论诞生的因素,并让大家公开批评它。而克罗内克决不是唯一批评康托尔工作的人。
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1701054627 为了试着帮助完善集合论,年轻的德国数学家恩斯特·弗里德里希·策梅洛(Ernst Friedrich Zermelo)提出了一条重要的论据。照一些数学家的说法,这挽救了形势。被公称为选择公理的这条论据,也引发了一场争议的风暴,以至于一位数学史家称它为“声名卓著的公理”(4)。法国人埃米雷·波莱尔(Emile Borel)是反对者中言辞最激烈的一位。策梅洛和波莱尔以及他们的追随者之间的来回争论,勾画出了集合论不断发展的历程中一些更有趣的方面(详见第7章)。
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1701054629 尽管如此,在一段时间内,似乎所有的问题看起来都能运用集合论得到解释,集合论也似乎将成为所有数学的基石。然而,在1901年,伯特兰·罗素,这位英国著名的由哲学家摇身而来的数学家,提出了一个简单的问题,它居然动摇了集合论,动摇了它所支撑的更广阔的数学领域的基础。由于没有答案,所以它是一个悖论,或者说是个矛盾。
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1701054631 这个悖论以及其他类似的悖论产生了广泛的影响,那些对数学的基础感兴趣的人们受到的影响尤其大。因为,看起来他们所钟爱的学科的整体结构在动摇,或者说,这些结构也许建立在不稳固的基础上。很显然,“数学是一门严密、富有逻辑性和确定性的学科”这种传统观念已经被严重侵蚀了。从20世纪之交开始,相当大一部分数学家积极地沿着这条线索开展研究,但他们分化成几个相互敌对的群体。这些人逐渐形成了三个主要群体或学派。
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1701054633 我们讨论的第一个学派是逻辑主义学派。他们的代表者是伯特兰·罗素(详见第8章)。罗素坚信纯粹数学可以建立在少数基本的、合乎逻辑的观念基础上,它所有的命题都可以从一小部分基本的、合乎逻辑的原理推导出来。他也希望能够解决这个悖论。对于这个难题,他试图引入一些新的方法。但罗素已经把他大部分的成果建立在康托尔的集合论基础上。在1891年克罗内克死后,世界级的法国数学家亨利·庞加莱(Henry Poincare)成为康托尔数学理论的主要反对者。结果是:庞加莱将他的枪口对准了罗素的逻辑主义。虽然两人彼此非常尊重,但他们攻击起对方来毫不犹豫。
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1701054635 另外两个学派几乎同时兴起,它们是直觉主义和形式主义。它们的领导人分别是L·E·J·布劳威尔(L. E. J. Brouwer)和戴维·希尔伯特(David Hilbert)。在这场论战中,所有的分歧,包括参与者的国籍,都被派上了用场。论战扩大,论战双方都要拉进支持者,爱因斯坦选择保持中立,并形容这是一场青蛙和老鼠的战争(The War of the Frogs and the Mice)(详见第9章)。
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1701054637 在最后一章,我们将回顾一个很多年来令数学家们苦恼并着迷的问题:数学创新是发明还是发现?虽然它本身就很有趣,但它也引发了一场论战。这场论战是关于如何进行数学教学的,直到现在仍很盛行。
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1701054639 那么,这是一本关于数学史上著名争端的书。我们将会看到,数学不是我们长期以来所想象的那样客观和确定,数学家也和其他人一样,容易受挫,情绪容易波动。
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1701054641 公众所见与此书清晰所示之间的区别,也许可以用鲁本·赫希(Reuben Hersh)提出的一个图景来解释。他是新墨西哥大学的一位数学教授。他形容数学很像一个不错的餐馆。在它的前半部分是用餐区,顾客们在那里享用干净的、精心烹制的数学菜肴;但在它的后半部分,是令人倒胃口的厨房。数学家们实际上是在杂乱无章的气氛中烹制他们的“新知识”菜肴的。这种气氛里有火爆的脾气,有紊乱不安,有混乱无序,有失败,也有成功(5)。我们将把注意力投向这个餐馆的后半部分:厨房区。
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1701054643 (1) 伯特兰·罗素,《神秘主义和逻辑》(Mysticism and Logic)(纽约:W·W·诺顿,1929年)(文章写于1902年),第57页。
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1701054645 (2) 克莱因,1953年,第105页。
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1701054647 (3) 一位重要的早期自然科学史家埃里克·坦普尔·贝尔(Eric Temple Bell)用了“数学的疯狂”这个说法。这说法是否太过分?我们将在第6章得到答案。
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1701054649 (4) 数学中的公理指一个显而易见的观念和想法,我们可以不用证明就可以接受它,我们甚至可以在它的基础上建立一套符合逻辑的系统。
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1701054651 (5) 鲁本·赫希,《到底什么是数学》,纽约:牛津大学出版社,1997年,第35—37页。
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1701054656 数学恩仇录:数学家的十大论战 [:1701054450]
1701054657 数学恩仇录:数学家的十大论战 1 塔尔塔利亚vs卡尔达诺 求解三次方程
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1701054659 1545年,意大利物理学家和数学家吉罗拉莫·卡尔达诺,以一本代数学方面的书在数学界掀起了一场轩然大波。这本书在今天被称为《大衍术或代数学的规则》。直到现在,它仍然被众多学者认为是文艺复兴时期的科学杰作之一。
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1701054661 一本代数书,是什么东西如此重要呢?
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1701054663 《大衍术》(Arts Magna)以一些介绍性的材料开头,这些材料包括标准的线性和二次方程的解法。但是它很快就跃进到未知的领域,首次展示了求解三次和四次代数方程的完整过程。
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1701054665 这本书的确有着惊人的成就,在16世纪余下的大部分时间里,它将为推动欧洲数学的发展扮演重要角色。直到像弗兰索瓦·韦达(Francois Viete,1540—1603)和勒内·笛卡儿(Rene Descartes,1596—1650)这样水平的数学家出现后,这本书的贡献才被取代。
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1701054667 但这本书的影响不止在数学领域,因为文艺复兴也是科学世界的一个形成期,卡尔达诺的书在这方面同样起了重要作用。正如杰出的数学家和学者莫里斯·克莱因所说,“很多人把现代科学的出现主要归功于实验方法的引进,并相信数学只是作为一个方便的工具偶尔起点作用。真实的情况……恰恰相反,文艺复兴时期的科学家是作为数学家进入自然科学研究领域的……实验提供的帮助很小,甚至没有。科学家在当时指望从这些原理推导出新的定律。”(1)
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1701054669 激活了长期潜伏的数学领域,卡尔达诺也为科学的发展提供了动力。比如,数学史家罗纳德·卡林格(Ronald Calinger)就视卡尔达诺为文艺复兴时期新科学的奠基人之一。于是,人们把《大衍术》和维萨里(Vesalius)的《人体构造》(On the Structure of the Human Body)及哥白尼(Copernicus)的《天体运行论》(On the Revolutions of the Heavenly Spheres)相提并论,后两者几乎和《大衍术》同时出现。
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