目錄

第一章 歷史上的數(shù)學(xué)危機

  1. 什么是數(shù)學(xué)危機
  2. 第一次數(shù)學(xué)危機
  3. 第一次數(shù)學(xué)危機的產(chǎn)物—古典邏輯與歐氏幾何學(xué)
  4. 非歐幾何學(xué)的誕生
  5. 第二次數(shù)學(xué)危機

第二章 第三次數(shù)學(xué)危機產(chǎn)生的背景

  1. 數(shù)學(xué)符號化的擴充:數(shù)理邏輯的興起
  2. 尋找數(shù)學(xué)的基礎(chǔ):集合論的創(chuàng)立
  3. 數(shù)學(xué)的公理化

第三章 悖論及其解決方案

  1. 一連串的悖論的出現(xiàn)
  2. 悖論動搖了整個數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)
  3. 羅素的類型論
  4. 策梅羅的公理集合論

第四章 哥德爾的發(fā)現(xiàn):意想不到的結(jié)果

  1. 哥德爾小傳
  2. 1930年數(shù)理邏輯的狀況
  3. 1930年哥德爾的兩項主要貢獻(xiàn)

第五章 數(shù)理邏輯的大發(fā)展

  1. 證明論
  2. 遞歸論
  3. 模型論
  4. 公理集合論

第六章 數(shù)學(xué)與哲學(xué)

  1. 邏輯主義
  2. 直覺主義
  3. 形式主義
  4. 數(shù)學(xué)與哲學(xué)

結(jié)束語

 
 

數(shù)學(xué)進程中的三次危機

數(shù)學(xué)中過去的錯誤或者未解決的困難,是為它未來的發(fā)展提供了契機。

                                                                                                         ——E.T.Bell 

數(shù)學(xué)的永遠(yuǎn)令人神往的美貌之一就是,它的艱難的悖論是以栩栩生輝的方式使之得到美妙的結(jié)果。——P.J.Davis 

第三次數(shù)學(xué)危機是胡作玄教授寫的關(guān)于數(shù)學(xué)發(fā)展史的一篇力作,在結(jié)束語中 他用精練的語言將數(shù)學(xué)發(fā)展的歷程做了高度概括,不僅講述了數(shù)學(xué)危機產(chǎn)生的背景,同時也介紹了危機本身,最后他告訴我們危機是如何解決的。

我認(rèn)為這個結(jié)束語是必讀的,它對讀者閱讀全文和了解數(shù)學(xué)發(fā)展史有非常大的幫助。因為全文比較長,可能有人不會看到最后,而我又希望大家不要略過這個部分,為此我做了一個大膽的調(diào)整,請大家先閱讀結(jié)束語,如果你有興趣就可以隨意地閱讀其他相關(guān)的章節(jié)。把結(jié)束語放在最前面的目的是想把它作為一個閱讀的導(dǎo)引!幷

第三次數(shù)學(xué)危機

——胡作玄

結(jié)束語

數(shù)學(xué)素以精確嚴(yán)密的科學(xué)著稱,可是在數(shù)學(xué)發(fā)展的歷史長河中,仍然不斷地出現(xiàn)矛盾以及解決矛盾的斗爭。從某種意義下講,數(shù)學(xué)就是要解決一些問題,問題不過矛盾的一種形式。

有些問題得到了解決,比如任何正整數(shù)都可以表示為四個平方數(shù)之和;有些問題至今沒有得到解決,如哥德巴赫猜想:任何大偶數(shù)都再可以表表示為兩個素數(shù)之和。我們還很難說這個命題是對還是不對,因為隨便給一個偶數(shù),經(jīng)過有很多次試驗總可以得出結(jié)論,但是偶數(shù)有無窮多個,你窮畢生精力也不會驗證完。也許你能碰到到一個很大的偶數(shù),找不到兩個素數(shù)之和等于它,不過即使這樣,你也難以斷言這種例外偶數(shù)是否有限多個,也就是某一個大偶數(shù)之后,上述歌德巴赫猜想成立。

這就需要證明,而證明則要用有限的步驟解決涉及無窮的問題。借助于計算機完成的四色定理的證明,首先也要把無窮多種可能的地圖歸結(jié)成有限的情形,沒有有限,計算機也是無能為力的。因此看出數(shù)學(xué)永遠(yuǎn)回避不了有限與無窮這對矛盾。只要無窮存在,你就要應(yīng)付它。這可以說是數(shù)學(xué)矛盾的根源之一。

在處理出現(xiàn)矛盾的過程中,數(shù)學(xué)家不可能不進行“創(chuàng)造”,這首先表現(xiàn)在產(chǎn)生新概念上,我們不妨先不管自然數(shù)。

為了解決實際問題、人們必須發(fā)明出“零”來,然后要造出負(fù)數(shù)、有理數(shù)、無理數(shù)乃至虛數(shù)。所謂虛,就是不實,憑空想象出來的意思,不過解代數(shù)方程有必要把它請進來,請進來后又覺得它不實在、不太放心。后來它用處很大,能解決非它不可的問題,于是轟也轟不走了。

復(fù)數(shù)擠進數(shù)學(xué)王國之后,跟著四元數(shù)、八元數(shù)、超復(fù)數(shù)……都來了,它們可沒有復(fù)數(shù)都么大的用處,甚至根本沒用。要還是不要呢?這也使數(shù)學(xué)家處于為難的境地。數(shù)學(xué)家經(jīng)常處于這種矛盾的過程中。

“什么是存在?”,這是數(shù)學(xué)的一個基本問題。什么東西可以擠進數(shù)學(xué)王國?直覺主義者規(guī)定一個較窄的限制:必須能夠一步一步構(gòu)造出來;而形式主義者規(guī)定一個較寬的限制:只要沒有矛盾就行了。不過什么叫沒有矛盾?當(dāng)然邏輯沒有矛盾,其實就是遵守形式邏輯規(guī)律?墒切问竭壿嬍菑娜祟愑邢藿(jīng)驗推出來的,對于無窮情形還靈不靈?這當(dāng)然存在問題,可是不許推廣,那數(shù)學(xué)還能剩下多少靠得住的東西呢?

在數(shù)學(xué)史上這種矛盾也是屢見不鮮的。無窮小量剛出現(xiàn)時,漏洞百出、無法自圓其說,可是行之有效、解決問題。所以達(dá)朗貝爾說:“前進,你就能恢復(fù)信心!”,這可以說是一種實用主義態(tài)度。

十九世紀(jì),柯西和維爾斯特拉斯用極限概念解決了矛盾,同時也扔掉了無窮小,這里無矛盾性占了上風(fēng)。1961年,羅濱遜發(fā)明非標(biāo)準(zhǔn)分析,又把無窮小量請了回來,仍然沒有矛盾。不過它是建立在模型論基礎(chǔ)上,要承認(rèn)非可數(shù)無窮基數(shù)的存在。

承認(rèn)無窮集合,承認(rèn)無窮基數(shù),就好象打開潘朵拉的盒子,一切災(zāi)難都出來了。這就是第三次數(shù)學(xué)危機的實質(zhì)。盡管悖論可以消除,矛盾可以回避,數(shù)學(xué)的確定性卻在一步一步喪失。最近莫利斯·克萊因?qū)懥艘槐尽稊?shù)學(xué)—確定性的喪失》一書,就是講的這件事。

現(xiàn)代公理集合論的一大堆公理簡直難說孰真孰假,可是又不能把它們一古腦兒消除掉,它們跟整個數(shù)學(xué)可是血肉相連的。所以第三次危機表面上解決了,實質(zhì)上更深刻地以其它形式延續(xù)看。矛盾既然是固有的,它的激烈沖突—危機也會給數(shù)學(xué)帶來許多新內(nèi)容,新認(rèn)識,有時也帶來革命性的變化。

把二十世紀(jì)的數(shù)學(xué)同前整個數(shù)學(xué)相比,內(nèi)容不知豐富了多少,認(rèn)識也不知深入了多少。在集合論的基礎(chǔ)上,誕生了抽象代數(shù)學(xué)、拓?fù)鋵W(xué)、泛函分析與測度論。數(shù)理邏輯也興旺發(fā)達(dá),成為數(shù)學(xué)有機整體的—部分。古代的代數(shù)幾何、微分幾何、復(fù)分析現(xiàn)在已經(jīng)推廣到高維,代數(shù)數(shù)論的面貌也多次改變,變得越來越優(yōu)美、完整。一系列經(jīng)典問題完滿地得到解決,同時又產(chǎn)生更多的新問題。特別是二次大戰(zhàn)之后,新成果層出不窮,從未間斷。教學(xué)呈現(xiàn)無比興旺發(fā)達(dá)的景象,而這正是人們在同數(shù)學(xué)中矛盾斗爭的產(chǎn)物。

 

 
 
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