一、 數(shù)學史的研究對象
數(shù)學史是研究數(shù)學科學發(fā)生發(fā)展及其規(guī)律的科學,簡單地說就是研究數(shù)學的歷史。它不僅追溯數(shù)學內容、思想和方法的演變、發(fā)展過程,而且還探索影響這種過程的各種因素,以及歷史上數(shù)學科學的發(fā)展對人類文明所帶來的影響。因此,數(shù)學史研究對象不僅包括具體的數(shù)學內容,而且涉及歷史學、哲學、文化學、宗教等社會科學與人文科學內容,是一門交叉性學科。
從研究材料上說,考古資料、歷史檔案材料、歷史上的數(shù)學原始文獻、各種歷史文獻、民族學資料、文化史資料,以及對數(shù)學家的訪問記錄,等等,都是重要的研究對象,其中數(shù)學原始文獻是最常用且最重要的第一手研究資料。從研究目標來說,可以研究數(shù)學思想、方法、理論、概念的演變史;可以研究數(shù)學科學與人類社會的互動關系;可以研究數(shù)學思想的傳播與交流史;可以研究數(shù)學家的生平等等。
數(shù)學史研究的任務在于,弄清數(shù)學發(fā)展過程中的基本史實,再現(xiàn)其本來面貌,同時透過這些歷史現(xiàn)象對數(shù)學成就、理論體系與發(fā)展模式作出科學、合理的解釋、說明與評價,進而探究數(shù)學科學發(fā)展的規(guī)律與文化本質。作為數(shù)學史研究的基本方法與手段,常有歷史考證、數(shù)理分析、比較研究等方法。
史學家的職責就是根據(jù)史料來敘述歷史,求實是史學的基本準則。從17世紀始,西方歷史學便形成了考據(jù)學,在中國出現(xiàn)更早,尤鼎盛于清代乾嘉時期,時至今日仍為歷史研究之主要方法,只不過隨著時代的進步,考據(jù)方法在不斷改進,應用范圍在不斷拓寬而已。當然,應該認識到,史料存在真?zhèn)危甲C過程中涉及到考證者的心理狀態(tài),這就必然影響到考證材料的取舍與考證的結果。就是說,歷史考證結論的真實性是相對的。同時又應該認識到,考據(jù)也非史學研究的最終目的,數(shù)學史研究又不能為考證而考證!
不會比較就不會思考, 而且所有的科學思考與調查都不可缺少比較,或者說,比較是認識的開始。今日世界的發(fā)展是多極的,不同國家和地區(qū)、不同民族之間在文化交流中共同發(fā)展,因而隨著多元化世界文明史研究的展開與西方中心論觀念的淡化,異質的區(qū)域文明日益受到重視,從而不同地域的數(shù)學文化的比較以及數(shù)學交流史研究也日趨活躍。數(shù)學史的比較研究往往圍繞數(shù)學成果、數(shù)學科學范式、數(shù)學發(fā)展的社會背景等三方面而展開。
數(shù)學史既屬史學領域,又屬數(shù)學科學領域,因此,數(shù)學史研究既要遵循史學規(guī)律,又要遵循數(shù)理科學的規(guī)律。根據(jù)這一特點,可以將數(shù)理分析作為數(shù)學史研究的特殊的輔助手段,在缺乏史料或史料真?zhèn)文娴那闆r下,站在現(xiàn)代數(shù)學的高度,對古代數(shù)學內容與方法進行數(shù)學原理分析,以達到正本清源、理論概括以及提出歷史假說的目的。數(shù)理分析實際上是“古”與“今”間的一種聯(lián)系。
二、 數(shù)學史的分期
數(shù)學發(fā)展具有階段性,因此研究者根據(jù)一定的原則把數(shù)學史分成若干時期。目前學術界通常將數(shù)學發(fā)展劃分為以下五個時期:
1.數(shù)學萌芽期(公元前600年以前);
2.初等數(shù)學時期(公元前600年至17世紀中葉);
3.變量數(shù)學時期(17世紀中葉至19世紀20年代);
4.近代數(shù)學時期(19世紀20年代至第二次世界大戰(zhàn));
5.現(xiàn)代數(shù)學時期(20世紀40年代以來)。
三、 數(shù)學史的意義
(1)數(shù)學史的科學意義
每一門科學都有其發(fā)展的歷史,作為歷史上的科學,既有其歷史性又有其現(xiàn)實性。其現(xiàn)實性首先表現(xiàn)在科學概念與方法的延續(xù)性方面,今日的科學研究在某種程度上是對歷史上科學傳統(tǒng)的深化與發(fā)展,或者是對歷史上科學難題的解決,因此我們無法割裂科學現(xiàn)實與科學史之間的聯(lián)系。數(shù)學科學具有悠久的歷史,與自然科學相比,數(shù)學更是積累性科學,其概念和方法更具有延續(xù)性,比如古代文明中形成的十進位值制記數(shù)法和四則運算法則,我們今天仍在使用,諸如費爾馬猜想、哥德巴赫猜想等歷史上的難題,長期以來一直是現(xiàn)代數(shù)論領域中的研究熱點,數(shù)學傳統(tǒng)與數(shù)學史材料可以在現(xiàn)實的數(shù)學研究中獲得發(fā)展。國內外許多著名的數(shù)學大師都具有深厚的數(shù)學史修養(yǎng)或者兼及數(shù)學史研究,并善于從歷史素材中汲取養(yǎng)分,做到古為今用,推陳出新。我國著名數(shù)學家吳文俊先生早年在拓撲學研究領域取得杰出成就,七十年代開始研究中國數(shù)學史,在中國數(shù)學史研究的理論和方法方面開創(chuàng)了新的局面,特別是在中國傳統(tǒng)數(shù)學機械化思想的啟發(fā)下,建立了被譽為“吳方法”的關于幾何定理機器證明的數(shù)學機械化方法,他的工作不愧為古為今用,振興民族文化的典范。
科學史的現(xiàn)實性還表現(xiàn)在為我們今日的科學研究提供經(jīng)驗教訓和歷史借鑒,以使我們明確科學研究的方向以少走彎路或錯路,為當今科技發(fā)展決策的制定提供依據(jù),也是我們預見科學未來的依據(jù)。多了解一些數(shù)學史知識,也不會致使我們出現(xiàn)諸如解決三等分角作圖、證明四色定理等荒唐事,也避免我們在費爾馬大定理等問題上白廢時間和精力。同時,總結我國數(shù)學發(fā)展史上的經(jīng)驗教訓,對我國當今數(shù)學發(fā)展不無益處。
(2)數(shù)學史的文化意義
美國數(shù)學史家m.克萊因曾經(jīng)說過:“一個時代的總的特征在很大程度上與這個時代的數(shù)學活動密切相關。這種關系在我們這個時代尤為明顯”!皵(shù)學不僅是一種方法、一門藝術或一種語言,數(shù)學更主要是一門有著豐富內容的知識體系,其內容對自然科學家、社會科學家、哲學家、邏輯學家和藝術家十分有用,同時影響著政治家和神學家的學說”。數(shù)學已經(jīng)廣泛地影響著人類的生活和思想,是形成現(xiàn)代文化的主要力量。因而數(shù)學史是從一個側面反映的人類文化史,又是人類文明史的最重要的組成部分。許多歷史學家通過數(shù)學這面鏡子,了解古代其他主要文化的特征與價值取向。古希臘(公元前600年-公元前300年)數(shù)學家強調嚴密的推理和由此得出的結論,因此他們不關心這些成果的實用性,而是教育人們去進行抽象的推理,和激發(fā)人們對理想與美的追求。通過希臘數(shù)學史的考察,就十分容易理解,為什么古希臘具有很難為后世超越的優(yōu)美文學、極端理性化的哲學,以及理想化的建筑與雕塑。而羅馬數(shù)學史則告訴我們,羅馬文化是外來的,羅馬人缺乏獨創(chuàng)精神而注重實用。
(3)數(shù)學史的教育意義
當我們學習過數(shù)學史后,自然會有這樣的感覺:數(shù)學的發(fā)展并不合邏輯,或者說,數(shù)學發(fā)展的實際情況與我們今日所學的數(shù)學教科書很不一致。我們今日中學所學的數(shù)學內容基本上屬于17世紀微積分學以前的初等數(shù)學知識,而大學數(shù)學系學習的大部分內容則是17、18世紀的高等數(shù)學。這些數(shù)學教材業(yè)已經(jīng)過千錘百煉,是在科學性與教育要求相結合的原則指導下經(jīng)過反復編寫的,是將歷史上的數(shù)學材料按照一定的邏輯結構和學習要求加以取舍編纂的知識體系,這樣就必然舍棄了許多數(shù)學概念和方法形成的實際背景、知識背景、演化歷程以及導致其演化的各種因素,因此僅憑數(shù)學教材的學習,難以獲得數(shù)學的原貌和全景,同時忽視了那些被歷史淘汰掉的但對現(xiàn)實科學或許有用的數(shù)學材料與方法,而彌補這方面不足的最好途徑就是通過數(shù)學史的學習。
在一般人看來,數(shù)學是一門枯燥無味的學科,因而很多人視其為畏途,從某種程度上說,這是由于我們的數(shù)學教科書教授的往往是一些僵化的、一成不變的數(shù)學內容,如果在數(shù)學教學中滲透數(shù)學史內容而讓數(shù)學活起來,這樣便可以激發(fā)學生的學習興趣,也有助于學生對數(shù)學概念、方法和原理的理解與認識的深化。
科學史是一門文理交叉學科,從今天的教育現(xiàn)狀來看,文科與理科的鴻溝導致我們的教育所培養(yǎng)的人才已經(jīng)越來越不能適應當今自然科學與社會科學高度滲透的現(xiàn)代化社會,正是由于科學史的學科交叉性才可顯示其在溝通文理科方面的作用。通過數(shù)學史學習,可以使數(shù)學系的學生在接受數(shù)學專業(yè)訓練的同時,獲得人文科學方面的修養(yǎng),文科或其它專業(yè)的學生通過數(shù)學史的學習可以了解數(shù)學概貌,獲得數(shù)理方面的修養(yǎng)。而歷史上數(shù)學家的業(yè)績與品德也會在青少年的人格培養(yǎng)上發(fā)揮十分重要的作用。
中國數(shù)學有著悠久的歷史,14世紀以前一直是世界上數(shù)學最為發(fā)達的國家,出現(xiàn)過許多杰出數(shù)學家,取得了很多輝煌成就,其淵源流長的以計算為中心、具有程序性和機械性的算法化數(shù)學模式與古希臘的以幾何定理的演繹推理為特征的公理化數(shù)學模式相輝映,交替影響世界數(shù)學的發(fā)展。由于各種復雜的原因,16世紀以后中國變?yōu)閿?shù)學入超國,經(jīng)歷了漫長而艱難的發(fā)展歷程才漸漸匯入現(xiàn)代數(shù)學的潮流。由于教育上的失誤,致使接受現(xiàn)代數(shù)學文明熏陶的我們,往往數(shù)典忘祖,對祖國的傳統(tǒng)科學一無所知。數(shù)學史可以使學生了解中國古代數(shù)學的輝煌成就,了解中國近代數(shù)學落后的原因,中國現(xiàn)代數(shù)學研究的現(xiàn)狀以及與發(fā)達國家數(shù)學的差距,以激發(fā)學生的愛國熱情,振興民族科學。
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