形而上的數(shù)學(1)
其實并不想給隨筆起題,因為那不是隨筆該有的樣子,但礙于沒有題目便不能發(fā)表,便暫且題為:形而上的數(shù)學。
數(shù)學若要分,可分為幾何、代數(shù)、分析,其余作這三門不同比例的混合物。
這句話大體正確,但有兩點需要說明:一是雖這么劃分,但這三門并非涇渭分明,運用代數(shù)進行分析,運用幾何聯(lián)想抽代,都是很常見的;二是并非任意一門數(shù)學分支都是這三門的混合物,譬如:數(shù)理邏輯、元數(shù)學、數(shù)學史。

很多人可能認為幾何誕生最早,然后是代數(shù),最后是分析。片面地看,的確沒錯。
幾何——公元前300年——古希臘——歐幾里得《幾何原本》
代數(shù)——16世紀——法國——韋達
分析——17世紀——英國——牛頓《自然哲學中的數(shù)學原理》
但為何我說片面呢,因為這些標志更像是呱呱落地的嬰兒,若真要說生命的誕生,胚胎時期不就是了嗎?不然為什么在女方懷孕的那一刻,一對愛人就多了個父母的標簽呢。
當我看向歷史長河時,有那么一個時期給了我一個統(tǒng)一的答案——古希臘。至于能不能再追溯到受精卵,這個問題全憑讀者論斷。
代數(shù)脫胎于算數(shù),亦即自然數(shù)的四則運算,而說到自然數(shù)不得不說起畢達哥拉斯學派。畢達哥拉斯學派信奉“萬物皆數(shù)”,這里的數(shù)指的就是自然數(shù)。他們認為萬事萬物皆可由自然數(shù)表示,而所有的自然數(shù)中1、2、3、4最為根本,分別代表點、線、面、立體。若是將這四個數(shù)加起來便得到十,而十代表宇宙。
“萬物皆數(shù)”是一個很美妙的思想,而這個思想也埋下了“形而上的數(shù)學”的種子,這句話我們以后會慢慢明白。
而說到分析,就得先明白分析和代數(shù)的本質(zhì)區(qū)別在哪。
17世紀的分析最早研究的是無窮級數(shù)(即無窮多項的求和),而無窮級數(shù)最早研究的是幾何級數(shù)(或稱等比級數(shù)),譬如:1+1/2+1/4+1/8+……(首項為1,公比為1/2的等比數(shù)列的無窮項求和)。
一般化,若首項為a,|q|<1,則幾何級數(shù)Sn=a/1-q。這個結(jié)論依附于極限的概念(n→∞,q?→0),而極限又依附于無窮的概念,故分析脫胎于無窮,故分析和代數(shù)的本質(zhì)區(qū)別在于是否涉及無窮運算。
既如此,分析真的誕生于17世紀嗎?
不然,在古希臘的時候,有關無窮問題的解法就已經(jīng)出現(xiàn)了,即窮竭法。
首次提出的是Antiphon,他在求解尺規(guī)作圖三大問題中的“化圓為方”時,給出用內(nèi)切正多邊形“窮竭”圓的思想。后Eudoxus進行改進,將其定義為:“在一個量中減去比其一半還大的量。不斷重復這個過程,可以使剩下的量變得任意小?!痹僦笥砂⒒椎峦晟疲糜谇蠼馇婷娣e和旋轉(zhuǎn)體體積。
所以分析也誕生于古希臘,那為什么后面窮竭法“”消失”了呢?
其一是芝諾悖論的出現(xiàn),使得數(shù)學家不敢隨意談無(實)無窮;
其二是古希臘的衰沒,思辨的光輝被宗教的烏云所遮蔽,哲學家愛問為什么,而宗教不允許你問什么,這種狀態(tài)一直持續(xù)到文藝復興前。是文藝復興讓古希臘的思辨主義再次進入人們的視野,哲學先行,數(shù)學其后,繼而有了17c的微積分理論。
至此,幾何、代數(shù)、分析的受精卵著落于古希臘,誕生了生命。

我并非希望讀者全然接受我的觀點,而是希望用不同的觀點,讓你明白數(shù)學和哲學一樣不存在獨斷論。注意,我這里說的是數(shù)學,而不是數(shù)學史。