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数学概念是真实存在的,还是被人们创造出来的?

科普小知识2022-02-26 03:56:40
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在数学中,有许多不符合直觉但经常出现的东西,比如虚数。因为它不是直观的,一些不太了解数学的人会有这样的问题:这些数学对象真的存在吗?

这实际上涉及到一个相当深刻的数学哲学问题:什么是数学对象?

这个问题因人而异,但我可以分享我自己的观点,我相信这与相当多的数学家的观点是一致的。

总之:两者都是,取决于你的观点。

让我们举个例子。一幅油画。这幅画是真的还是画家创作的?

你可能会说,当然,这是画家创造的。毕竟,任何东西都可以在画中画出来,现实的风景、印象主义、荒诞甚至完全抽象的东西都可以做到。画中的东西不一定存在于现实世界中。除了被画家创造之外,他们还能是什么?

但是从另一个方向来看,绘画的内容,作为绘画的一部分,似乎也是真实的。例如,梵高的《星夜》中的星空在现实中肯定是不存在的,但是如果你向别人提及这幅画《星夜》,每个人都会想到星空的出现。因此,似乎不可能说《星夜》中的星空是不真实的。此外,虽然《星夜》中的星空是虚构的,但它至少是对现实的升华,描绘了真实星空的某些方面。从这个意义上说,《星夜》中的星空更有一点真实的味道。

梵高的《星夜》,*上的图片

数学也是如此。

像大多数人类活动的结晶一样,数学也是由人类构建的。许多数学理论,尤其是最先进和最抽象的理论,很难直接描述现实。克朗克说:“上帝创造了自然数,其他一切都是人类创造的。”这将观点推向了极端。我们甚至可以说,即使是自然数也只是人类为了方便而创造的概念。三个苹果存在,三个门也可以存在。然而,“三”的概念是脱离实际材料的。这还是真的吗?这是一个大问题。

然而,数学概念作为人类活动的结晶,无疑不仅作为有形的东西存在,而且作为一种思想存在。或者以“三”的概念为例,没有人应该否认这个概念的存在,因为我们每天都在使用这个概念。但是即使作为一个想法,数学概念也有现实的部分,因为许多数学来自生活。正是因为有三个苹果、三扇门和所有这些真实的东西,我们才提出了“三”的概念。“三”实际上描绘了现实的一面,所以它是现实的抽象和延伸。

所有的数学概念都可以这样看。即使一些数学概念看起来非常复杂和抽象,定义它们的人必须有他自己的需要,而且这个概念必须有一些逻辑上的必要性,这使得其他人考虑定义它。

现在让我们再来一遍复数。我在教科书中定义的虚数是满足i*i=-1的数,然后基于此构造复数。你可能认为这似乎不合逻辑,是不是在鬼混?这是因为教科书只能说出大多数人能理解的东西。事实上,复数有它的逻辑必然性,这是我们想要解这个方程的结果。实系数方程不一定有实数解,但是我们可以证明所有的实系数方程都有复数解。换句话说,复数是实数的延伸,所以我们可以解上面的任何方程。我们可以证明复数是所有这些扩展中最简单的,这是复数的逻辑必然。在数学术语中,复数域是实数域的代数闭包。因此,有理由定义复数。另一个原因是复数确实出现在现实中。在电磁学中,电磁波的传播可以用复数来描述,而在量子力学中,波函数只能用复数来描述。因此,复数确实描述了现实的某些方面。

是的,复数是人类提出的一个概念,但是它不是作为一个概念而存在的,它没有任何现实的成分吗?我不这么认为。

所有数学概念都是如此。它们是人类创造的,但它们也描绘了现实的某些方面,具有逻辑必然性。作为概念,它们必须是真实的。