数学发展历程中的思想方法(4个角度看数学的发展)

数学的发展无非是概念、定理、公式等知识的深入理解和积累,而在这个过程中,伴随着思想、思维方法,以及组织、工具的发展。在不同的角度,可以把数学划分为不同的发展阶段,比如从学科发展、思想方法、符号使用、数学人才培养等视角,可以看到数学的不同发展阶段。

数学发展历程中的思想方法(4个角度看数学的发展)(1)

数学学科

欧洲文艺复兴后,17世纪出现数学大转折,解析几何和微积分相继诞生,开启了天才的世纪,亦即开创性世纪;18世纪,欧洲的数学分析发生了质的变化,被认为是数学分析精确化的世纪;19世纪的欧洲几何大发展,创立了许多非欧几何学分支,因此19世纪被后人称为几何非欧化的世纪。

思想发展

【常量到变量】解析几何的建立,标志着数学的发展,由常量阶段进入变量阶段;数学的思想方法得到极大的丰富,为解决自然科学中的运动问题提供了有力工具;变量数学发展的第二个重要阶段是微积分的建立,微积分促成了大量新的数学学科、方向,长期占据数学发展的主流。

数学发展历程中的思想方法(4个角度看数学的发展)(2)

【必然到或然】不同于必然现象,数学家开始注意到自然界的随机现象,相应的随机、概率思想得到迅猛发展。

【模糊数学】不同于建立在“集合论”基础上的精确数学,20世纪60年代产生一门崭新的数学学科——模糊数学,从精确数学到模糊数学是数学思想方法的又一个重大变革。

【公理化思想】数学史上首个公理化体系是欧几里得的欧式几何,针对欧几里得“第五公设”的怀疑,催生了众多的非欧几何分支。基于公理化的启发,公理化方法被用于其他的数学学科、方向。

  • 皮亚杰提出,“全部数学都可以按照结构的建构来考虑”;
  • 希尔伯特的《几何基础》用一种严格的公理化方式重新构造欧几里得几何;
  • 在“数学是研究形式结构的科学”的思想指导下,法国的布尔巴基学派把主攻目标放在“用结构的观点和方法将整个数学从内在结构上加以彻底改造”上,以集合论为基础,首先建立了三个母结构:代数结构,序结构,拓扑结构。
符号的发展

数学符号促进了数学的交流和发展,可以极大的方便数学的推理论证和计算。1842年,德国数学史家内塞尔曼在《希腊的代数学》中,根据符号的使用多少,对代数符号的发展分为三个阶段:

  • 文词代数,又称修辞代数。即完全用文字语言叙述问题和解法,而不用符号。如丢番图时代以前;
  • 简字代数,又称省略代数。即对某些常出现的量和运算采用缩写字母表示,简化了文词表达算法的内容和步骤。如丢番图时期;
  • 符号代数,即对数学问题的表述,采用抽象符号表示,如现代通用符号。
数学家的职业化

17世纪之前的数学发展缓慢,属于初等数学阶段,极具影响力的数学家也很少。在解析几何创立后,开启了数学天才井喷的时代,出现了大量的数学精英;由于新思想的出现、以及自然科学和工程技术的需求,数学课题得到丰富,外加新大学的创办,使得数学家从精英时代,走向专业化或职业化,使得数学家成为一种职业。随着数学的发展,数学史上出现过业余数学家,依赖阅读大师的著作而自学成才的数学家,以及成果涉及各领域的“全才”数学家。数学家经历了从业余、衣不果腹,到大学教授、科学院任职。

作为数学家职业化的外延,数学组织、学派,以及期刊等学术活动也得到极大的发展。

现代数学

现代数学的发展,出现了新的特点:应用数学从数学中独立出来;数学与其他自然科学的关系空前的紧密;计算机的发明和使用,拓展了数学的研究领域,使得计算数学成为一个新的方向。

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