谢谢大家。非常高兴今天有机会同大家做一个交流。我是一个很普通的老师,没有什么特别的本事,当初还不如大家,因为我回来念研究生的时候,已经是33岁了,在座的恐怕没有那么大年纪的研究生了。还要声明一点就是我是个不会做演讲的人,甚至有点害怕做演讲。
原因大概跟我做数学有点关系,因为数学是一个非常严密的科学,所以影响到平时讲话,也追求严密、精炼——说多了就不严密了,言多必失,所以我现在就是有这个问题。说的好听一点叫做言简意赅,说的不好听就是讲话干巴巴,缺少情趣,可能不能满足大家的要求。另外可能讲的时间也不会那么长,因为讲到一定的时候就没什么好讲了。
好在我们有一个问答的环节,大家互动的问答我是比较愿意做的。现在这种讲法就是单向的,单向的交流不叫交流,互动才是真的叫交流。我们互动的时间可能会延长一点,讲的时间会稍微的短一点。
对于“才斋讲堂”我原来不是很了解,刚才听了王校长的介绍,我初步了解后觉得这是一个很好的活动,可以活跃大家的思想,开阔大家的视野,培养创新的意识。才斋讲堂的宗旨就是促进创新型人才的培养和创新成果的产出,所以我就选了这么一个题目叫《数学的发展与创新》。正好我在2007年的时候开过一门数学学院本科生的选修课《现代数学选讲》,里面的内容也是讲数学的一些历史的发展和创新的事例,当时我写了一个引言,主要是要表达课程的目的,今天我把这个引言作为本次演讲的开场白。
现在我们的教学方式以教科书的形式,强调了数学的系统性,逻辑性和技巧性,这些对于同学们学好数学的基本功是非常必要的。但是另一方面比较少的涉及数学发展的历史过程,特别是数学思想从个别到一般的发展过程。
数学概念和方法的发展总是从个别到一般,比如从一匹马三头牛到自然数的发明就是这样的,以后又逐步发现了整数,也就是把零和负整数加到自然数里面,就形成了整数、有理数、无理数、复数,这个过程就经历了几千年,最后才总结归纳出“数域”的抽象概念,到现在也有100多年的历史。所以,数学理论的发展往往要经过几代数学家的不断努力,“去粗取精,去伪存真”,最后才形成成熟的精确理论。例如大家下了很大工夫学习的数学分析,一开始是牛顿和莱布尼兹在前人工作的基础上总结出微积分的原理,这大概是在350年以前。在很长的时间内它被广泛应用于物理和天文,取得了很大成绩,可是它并没有建立在严密的分析基础上。到了19世纪初,柯西才开始建立严格的数学分析,给出“连续函数”的定义。现在我们教科书采用的“ϵ −δ”定义是魏尔斯特拉斯在19世纪中叶给出的。
我们的学习是一个相反的过程,是从一般到个别,从概念到问题,从公理到定理,从理论到应用,大体上可以叫做“演绎”的过程。至于这些概念和理论是如何产生的以及它们的发现过程,书上基本不讲,给人的印象是很神秘的。实际而言,数学的真实发展是从问题到概念、从个别发现到一般的定理,最终才形成一个系统理论。大体上是一个长期的“归纳”过程,所以从某种意义上说我们的学习是不完整的,只注重“演绎”,而不是“归纳”。我们希望今天这个课程对被忽视的部分补上一点,至少能引起大家的重视。
这里面讲归纳的历史过程,实际上就是讲数学家长期探索和发现、发明和创造的过程,或者简单地讲就是创新的过程。现在的教学实际上没有讲当初数学是怎么发展的、人们是怎么发现数学科学真理的?这实际上是一种缺陷。但是目前我们的教学形式是几百年一以贯之过来的,很难在短时间内改变。所以我希望同学们能够主动去追寻这些发展过程,从教科书里面多提一些问题,为什么这么做,为什么那么做,来弥补这种空白的缺陷。
杨振宁先生曾经讲过他的经历,他说他从1938年到1942年在西南联大学习的时候,学习的是一种“演绎法”:先有许多定理,然后再进行推演。到了美国芝加哥大学才发现,那里是倒过来的,是从现象出发归纳出来物理定理是“归纳法”。他认为要做好学问必须要把两者很好地结合起来。其实这个道理不仅是对物理学,而且对其他的自然科学也是正确的,对数学也是对的。
但是数学和自然科学有一个根本的不同,所有的自然科学,比如说物理、化学、天文、地理、生命等学科,都可以归类为“经验科 学”,它们的知识和理论必须建立于可以观测的现 象之上,而且必须经得起科学实验和实践的检验, 即所谓“实践是检验真理的惟一标准”。纯粹的数学则不然,它是从大家公认的一些概念和原则出发,这些原则数学里就称之为公理,这些原则经过时间的检验,一旦确立了以后,就从这些原则出发,按照严密的逻辑法则去推演出各种定理。数学命题,它实际上是不能用实验的办法去验证的,而只能通过逻辑推理来证明。