在人类文明的洪流中,数学这一神秘而普遍的工具,与我们的生活紧密相连。人们在日常生活中往往不自觉地运用着数学,其普及程度让我们习以为常,视其为必然的存在。然而,倘若这个世界没有了人类的参与,数学是否还会屹立不倒?自古至今,人类就展开了激烈的讨论:是人类揭示了数学的奥秘,还是人类发明创造了数学?数学的概念是否仅为人类理解周遭环境的一种创造,还是说,数学本就是嵌刻在宇宙之中的密码?数字、形状以及公式,究竟是实实在在的存在,还是仅仅存在于我们的理论想象之中?
早在古代,就有诸多学者支持数学独立于现实的观点。生活在公元5世纪的毕达哥拉斯学派将数学视作实体存在,更是宇宙运行的法则。他们将数字“1”寓意为单一体,认为它是其他数学概念的创造者,是万事万物的源泉。
如同自然界的特工,数字在行动,而柏拉图坚信数学理念的具体性,它们独立于人类意识,与宇宙同在。欧几里德,这位几何学的鼻祖,则认为自然现象正是数学规律在物质世界的体现。
然而,也有观点认为,不论数字是否存在,数学命题本身并没有真实性。数学的真实价值在于人为设定的原则,故数学是人类发明的一种逻辑体系。在人类理性思考之外,数学并不真实存在,它仅是一种抽象的语言,帮助我们的思维规避混淆。
利奥波德-克罗内克,这位19世纪德国的数学教授,便是这一理论的支持者之一。他坚信:“上帝创造了自然数,其余的都是人类的事。”
大卫-希尔伯特,数学家,毕生致力于将数学构建为一种逻辑体系。希尔伯特尝试将所有数学概念转化为公理,就如同欧几里德在几何学上所作的壮举。在他及同道看来,数学不过是一种深邃的哲学游戏,终究只是游戏。
亨利-庞加莱,非欧几里德几何的开创者,他的研究证明了欧几里德几何并非普遍真理,而是特定规则下的产物。
然而,到了1960年,诺贝尔物理学奖得主尤金-维格纳却用一句俗语引出了“数学的离奇有效性”,数学的存在被重新审视。
维格纳指出,众多数学理论起初看似无用,却在几十年、甚至几个世纪后揭示了宇宙的奥秘,成为解读世界独立运作的必解之谜。
例如,英国数学家格弗雷-哈代的工作集中在数论领域,他的研究成果如格弗雷-哈代遗传定律,不仅自夸无助于描述现实现象,还成为了密码学的关键。而菲波那切数列,在理想化兔子总数的探索中诞生,最终被发现广泛存在于自然界中,如向日葵种子的排列、肺部支气管的结构等。
再如波恩哈德-黎曼在19世纪50年代的非欧几何研究成果,直到爱因斯坦在20世纪研究广义相对论时才得以运用。甚至,1771年左右形成的扭结理论,在20世纪末被用来解析DNA复制过程中的解旋机制,还为弦理论提供了关键性的支持。
历史上众多杰出的数学家和科学家,也对这一议题提出了自己的见解,有时是以极为惊人的方式。究竟,数学是人类的发明创造还是自然界的固有存在?是人为产物,还是宇宙或上帝的杰作?
这些问题深邃而神秘,往往演变成对自然界的颂歌。答案或许随着我们研究视角的转变而变化,就如同一个充满哲理的禅宗公案所述:森林中有很多树木,如果没有人去数,那么数学或者数字还存在吗?