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Weikai Mao

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为什么要学数学


写给老弟,希望他对自己的专业有信心
另,本人没什么文化,欢迎指出错误

我是一个数学很差的人,高中时候甚至幻想着高考取消数学,后来到大学也没把数学学好,但却些许体会到了数学的纯粹、抽象、简洁、优美。

数学不同于科学。科学依赖于对现实世界的观察。从古至今,不论宗教、哲学、社会科学还是自然科学等等,都在做一件事情:用理论去拟合并解释现象,然后试图逼近真理。民间传说认为日食是因为有天狗,孔子认为社会问题源于礼崩乐坏,地心说认为日月星辰升起又落下是因为地球处于宇宙中心,都是在用他们的理论去解释现象,我们相信科学,部分原因是科学的解释力更强一些。

问题是,我们真的能洞察这世界的本质吗?恐怕不行。以前我们认为经典力学无懈可击,后来我们发现对高速运动,相对论解释力更强,对微观粒子运动,量子力学解释力更强。但是,如果我们说现在的理论是绝对正确的,就像当时相信地球处于宇宙中心的人一样可笑。在未来一定会有人探索出更好的理论,会不断地逼近世界的本质,但永远无法达到,因为我们只是在观察它,然后用理论去拟合它,解释它(感觉就像统计学中用样本估计总体,但永远不知道总体真正的样子)。永远无法知道上帝究竟让宇宙如何运转,这真是一件懊恼的事情(胡适倒是说不怕真理无穷进一寸有一寸欢喜)。

数学不一样。数学是纯粹的、抽象的,它从来不依赖于现实世界,在承认公理体系的前提下,就可以推导出所有的数学理论,与人在天堂还是地狱无关,与物体高速还是低速无关,与一切外部因素都没有关系。这意味着,数学理论具有绝对的普适性,即便在其他的宇宙中物理定律都不一样,数学理论仍然一致。即便上帝可以随意地命令万物如何运转,他也得遵从数学定理,这真是一件振奋人心的事情。也许这也是为什么有人说数学即是宇宙本身。

数学是宇宙通用的语言。在我们与外星文明交流时,我们有着不同的自然语言,生活在不同的环境,甚至物理定律都可能不一样,但我们却知道相同的数学理论,这几乎是我们唯一确定与其他文明共通的地方,是我们展示文明程度最好的方式。

说了这么多,数学到底有什么用?研究纯数学的数学家们似乎非常鄙视这种问题,纯数学的发展从来不以应用为目的,它是纯粹的抽象智力活动。有意思的是,当其他领域的人们求助于纯数学时,常常会发现那是多么有价值的宝库, 领先世界上百年,悄悄地准备好了你所需要的工具,温暖又贴心。我相信我们认为数学没用,只是因为我们还没有能力用它。

所以我的老弟啊,当我们学习数学的时候,应当想到我们学习的是人类最伟大的学科,没有之一。虽然情怀不能当饭吃,但这点情怀还是要有的。至于我们这些俗人关心的挣钱的问题,希望那是水到渠成的事情吧。



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