一
數(shù)學(xué)的影響和作用可以說是無處不在的
要搞清為什么要學(xué)好數(shù)學(xué),首先要認(rèn)識數(shù)學(xué)這門學(xué)科本身的重要性。
世間的萬事萬物都有數(shù)與形這兩個側(cè)面,數(shù)學(xué)作為研究現(xiàn)實中的數(shù)量關(guān)系和空間形式的科學(xué),是剔除了物質(zhì)的其它具體特性,僅僅從數(shù)與形的角度來研究整個的。數(shù)學(xué)的作用和地位,現(xiàn)在看來,概括起來可以有以下幾條:
作為小學(xué)、中學(xué)到大學(xué)必修的重要課程,數(shù)學(xué)是人類必不可少的知識,這一點不會有人疑問。人類的許多發(fā)現(xiàn)就像過眼煙云,很多學(xué)科是從推翻前人的結(jié)論而建立新的理論的;然而,古往今來數(shù)學(xué)的發(fā)展,不是后人摧毀前人的成果,而是每一代的數(shù)學(xué)家都在原有建筑的基礎(chǔ)上,再添加一層新的建筑。因而,數(shù)學(xué)的結(jié)論往往具有永恒的意義。
歐幾里得是二千多年以前的古希臘數(shù)學(xué)家,然而,以他名的歐幾里得幾何今還在發(fā)揮著重要的作用,其中的勾股定理,不僅沒有被人認(rèn)為老掉了牙而不屑一顧,相反還被人稱為千古定理,一直被高度頌揚、反復(fù)應(yīng)用,就充分地說明了這一點。
數(shù)學(xué)是一種科學(xué)的語言
伽利略曾說過:“大自然這本書是用數(shù)學(xué)語言寫成的。……除非你首先學(xué)懂了它的語言,……,否則這本書是無法讀懂的?!睌?shù)學(xué)這種科學(xué)的語言,是十分精確的,這是數(shù)學(xué)這門學(xué)科的特點。
同時,這種語言又是通用的。加減乘除,乘方開方,指數(shù)對數(shù),微分積分,常數(shù)等等,這些數(shù)學(xué)語言和符號一開始雖然可能五花八門、各有千秋,但早已統(tǒng)一為一個固定的樣式,各地通用,對我們的掌握和使用是十分方便的。
數(shù)學(xué)在人們的日常生活及生產(chǎn)中隨時隨地發(fā)揮著重要的作用,已經(jīng)是有目共睹。在現(xiàn)代,數(shù)學(xué)作為現(xiàn)代化建設(shè)的重要武器,在很多重要的領(lǐng)域中更起著關(guān)鍵性、甚決定性作用。我們在兩彈一星研制中的出色成就,凝聚了不少*數(shù)學(xué)家的心血,就是一個突出的例子。
數(shù)學(xué)是一個共同的基礎(chǔ)
現(xiàn)在,不僅在自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)中,而且在經(jīng)濟科學(xué)、管理科學(xué),甚人文、社會科學(xué)中,為了準(zhǔn)確和定量地考慮問題,得到有充分根據(jù)的規(guī)律性認(rèn)識,數(shù)學(xué)都成了必備的重要基礎(chǔ)。
離開了數(shù)學(xué)的支撐,有關(guān)的科學(xué)已很難取得長足的進(jìn)步,很多學(xué)科(特別是很多自然科學(xué)學(xué)科)近年來甚已經(jīng)出現(xiàn)了數(shù)學(xué)化的趨勢。
數(shù)學(xué)是一門重要的科學(xué)
數(shù)學(xué)忽略了物質(zhì)的具體形態(tài)和屬性,純粹從數(shù)量關(guān)系和空間形式的角度來研究現(xiàn)實,它和哲學(xué)類似,具有超越具體學(xué)科、普遍適用的特征,對所有的學(xué)科都有指導(dǎo)性的意義?,F(xiàn)在的數(shù)學(xué)科學(xué)已構(gòu)成包括純粹數(shù)學(xué)及應(yīng)用數(shù)學(xué)內(nèi)含的眾多分支學(xué)科和許多新興交叉學(xué)科的龐大的科學(xué)體系。
大家千萬不要認(rèn)為,我們已經(jīng)學(xué)過的數(shù)學(xué)、包括已經(jīng)了解的數(shù)學(xué),就是數(shù)學(xué)的全部。其實,中學(xué)里學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué),大體上屬于初等數(shù)學(xué)的范疇,而大學(xué)本科所學(xué)的高等數(shù)學(xué),是以牛頓、萊布尼茨在十七世紀(jì)創(chuàng)立的微積分為標(biāo)志和起步的,到現(xiàn)在也已經(jīng)有三百多年的歷史了。數(shù)學(xué)遠(yuǎn)比我們已經(jīng)看到的要豐富多彩,說數(shù)學(xué)的內(nèi)涵博大精深,是一點也不過分的。
但是,數(shù)學(xué)愈發(fā)展,不是使事情變得愈來愈復(fù)雜,相反,處理問題會變得更簡單,人們認(rèn)識與改造的能力也愈來愈擴大,這會使我們愈學(xué)愈感到數(shù)學(xué)的魅力,愈學(xué)愈想學(xué)。
過去小學(xué)六年級的算術(shù)課,“雞兔同籠”是一個的難題,說是將一些雞和兔放在一個籠子里,例如說,已知頭數(shù)=10,足數(shù)=28,問雞多少只?兔多少只?由于雞只有兩只腳,而兔有四只腳,問題就復(fù)雜了,而且算術(shù)課的要求是要一步寫出答案來,那就難上加難。但到中學(xué)學(xué)了代數(shù),只要設(shè)雞為x只,兔為y只,根據(jù)題意列出一個二元一次聯(lián)立方程式,一下子就可求得問題的解答,這是多么容易??!
中學(xué)里學(xué)的平面幾何,為了證明,要挖空心思畫輔助線,實在是對智力的一個重大挑戰(zhàn)與考驗,但學(xué)習(xí)了解析幾何,將代數(shù)與幾何結(jié)合起來,過去絞盡腦汁才能求解的幾何問題就一下子變得輕而易舉了。
我在高中時,對如何用數(shù)學(xué)方法求半圓的重心這個問題曾經(jīng)發(fā)生了興趣,也為此花了不少的課余時間,結(jié)果是無功而返。后來聽老師說這個問題只有用微積分才能解決,才知道上還有微積分這樣一門威力無窮的學(xué)問,也更激發(fā)了我進(jìn)一步學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的好奇心和動力。真正好的數(shù)學(xué),是愈來愈深入、愈來愈簡明、愈來愈有用的。
數(shù)學(xué)是一門關(guān)鍵的技術(shù)
過去一支筆、一張紙就能搞定的數(shù)學(xué),竟然可以成為一門技術(shù),似乎是匪夷所思。但是,數(shù)學(xué)的思想和方法與高度發(fā)展的計算技術(shù)的結(jié)合的確已經(jīng)形成了技術(shù),而且是一種關(guān)鍵性的、可實現(xiàn)的技術(shù),稱為“數(shù)學(xué)技術(shù)”。在這種技術(shù)中起核心作用的部分是數(shù)學(xué),拿走它就只剩下一堆廢銅爛鐵。
我們在醫(yī)院里看到的CT這一先進(jìn)的技術(shù)就是一個突出的例子。它的本質(zhì),是利用X光從各個不同角度所拍攝的眾多平面照片,恢復(fù)出體內(nèi)物體(如腫瘤)的立體形狀,這完全是一個數(shù)學(xué)問題。這樣,數(shù)學(xué)的內(nèi)涵物化為計算機的軟件及硬件,就成為技術(shù)的一個重要組成部分與關(guān)鍵,從而可以直接地轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力?,F(xiàn)在,“高技術(shù)本質(zhì)上是一種數(shù)學(xué)技術(shù)”的說法已為愈來愈多的人們所認(rèn)同。
數(shù)學(xué)是一種先進(jìn)的文化
數(shù)學(xué)是人類文明的重要基礎(chǔ)。它的產(chǎn)生和發(fā)展伴隨著人類文明的進(jìn)程,并在其中一直起著重要的推動作用,占有舉足輕重的地位。因時間關(guān)系,下面僅舉計數(shù)與進(jìn)位這一個簡單的例子來加以說明。
大家知道,數(shù)學(xué)開始于數(shù)數(shù)。原始人只能區(qū)分1與多,碰到3就覺得多了,三人為“眾”大概就是這樣來的。后來有了十進(jìn)制,用1,2,3,4,5,6,7,8,9和0這十個數(shù)字,再加上逢十進(jìn)一(以及一個小數(shù)點),就可以表示上一個數(shù)字。這是現(xiàn)在的人們從小就知道的事實,似乎是天經(jīng)地義的。
然而,這卻經(jīng)歷了一個漫長的歷史進(jìn)程,是數(shù)學(xué)給人類文明帶來的一個不可磨滅的巨大貢獻(xiàn)。沒有了它,稍微大一些的數(shù)字就會使人暈頭轉(zhuǎn)向,更談不上龐大的天文數(shù)字或是極其微小的數(shù)字了,現(xiàn)今金融行業(yè)或科學(xué)試驗中種種復(fù)雜或高精度的數(shù)學(xué)運算根本不可能進(jìn)行,我們還能有如此高度發(fā)達(dá)的文明社會嗎?
這樣的例子還可以舉出很多,但就從這個例子已足以看出:數(shù)學(xué)過去是、現(xiàn)在是、將來也將是一種先進(jìn)的文化,它帶領(lǐng)著、推動著、影響著人類的文明進(jìn)程,深刻地改變著的面貌,也改變著人類本身的思維能力和認(rèn)識水平,改變著人類的本身。人類充分享受著數(shù)學(xué)文化的恩惠,但往往渾然不覺、習(xí)以為常,“身在福中不知?!?。
古人說:“天不生仲尼,萬古長如夜”。大家想一想,如果沒有數(shù)學(xué),沒有數(shù)學(xué)的進(jìn)步,人們可能還生活在愚昧之中,過著“長如夜”的生活,我們有什么理由不重視數(shù)學(xué)、不重視數(shù)學(xué)文化的引領(lǐng)和薰陶作用呢?
綜上所述,長期以來,在人們認(rèn)識和改造的過程中,數(shù)學(xué)作為一種精確的語言和一個有力的工具,一直發(fā)揮著舉足輕重的作用。
尤其在當(dāng)代,數(shù)學(xué)作為經(jīng)濟建設(shè)的重要武器,作為各門科學(xué)的重要基礎(chǔ),作為人類文明的重要支柱,在很多領(lǐng)域中已起著關(guān)鍵性、甚決定性作用,數(shù)學(xué)技術(shù)已成為高技術(shù)的突出標(biāo)志和不可或缺的組成部分,數(shù)學(xué)的影響和作用可以說是無處不在,其重要性也已為越來越多的人所認(rèn)同。這樣,不僅在中、小學(xué),而且在大學(xué)的很多系科中,數(shù)學(xué)都位列最重要的必修課程,就是理所當(dāng)然的事了。