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李大潜:数学跟每个人到底有什么关系?

作者:佚名  来源:转载
发布/更新时间:2022-11-15 10:44:38



今天为大家分享李大潜院士在复旦大学数学科学学院迎新大会上的讲话。看看李大潜院士怎样用数学解答你的困惑……】
对绝大多数人来说,数学是一生中学得最多的一门课程:从小学到中学,从中学到大学,包括到了研究生的学习阶段,都在学习数学。为什么要花这么多时间来学习数学?又为什么一定要努力学好数学呢?
01 数学的影响和作用可以说是无处不在的
要搞清为什么要学好数学,首先要认识数学这门学科本身的重要性。
世间的万事万物都有数与形这两个侧面,数学作为研究现实世界中的数量关系和空间形式的科学,是剔除了物质的其它具体特性,仅仅从数与形的角度来研究整个世界的。数学的作用和地位,现在看来,概括起来可以有以下几条:
数学是一类长青的知识
作为小学、中学到大学必修的重要课程,数学是人类必不可少的知识,这一点不会有人疑问。人类的许多发现就像过眼烟云,很多学科是从推翻前人的结论而建立新的理论的;然而,古往今来数学的发展,不是后人摧毁前人的成果,而是每一代的数学家都在原有建筑的基础上,再添加一层新的建筑。因而,数学的结论往往具有永恒的意义。

欧几里得是二千多年以前的古希腊数学家,然而,以他命名的欧几里得几何至今还在发挥着重要的作用,其中的勾股定理,不仅没有被人认为老掉了牙而不屑一顾,相反还被人称为千古第一定理,一直被高度颂扬、反复应用,就充分地说明了这一点。
数学是一种科学的语言
伽利略曾说过:“大自然这本书是用数学语言写成的。……除非你首先学懂了它的语言,……,否则这本书是无法读懂的。”数学这种科学的语言,是十分精确的,这是数学这门学科的特点。

同时,这种语言又是世界通用的。加减乘除,乘方开方,指数对数,微分积分,常数等等,这些数学语言和符号一开始虽然可能五花八门、各有千秋,但早已统一为一个固定的样式,世界各地通用,对我们的掌握和使用是十分方便的。
数学是一个有力的工具
数学在人们的日常生活及生产中随时随地发挥着重要的作用,已经是有目共睹。在现代,数学作为现代化建设的重要武器,在很多重要的领域中更起着关键性、甚至决定性作用。我们国家在两弹一星研制中的出色成就,凝聚了不少优秀数学家的心血,就是一个突出的例子。
数学是一个共同的基础
现在,不仅在自然科学、技术科学中,而且在经济科学、管理科学,甚至人文、社会科学中,为了准确和定量地考虑问题,得到有充分根据的规律性认识,数学都成了必备的重要基础。
离开了数学的支撑,有关的科学已很难取得长足的进步,很多学科(特别是很多自然科学学科)近年来甚至已经出现了数学化的趋势。
数学是一门重要的科学
数学忽略了物质的具体形态和属性,纯粹从数量关系和空间形式的角度来研究现实世界,它和哲学类似,具有超越具体学科、普遍适用的特征,对所有的学科都有指导性的意义。现在的数学科学已构成包括纯粹数学及应用数学内含的众多分支学科和许多新兴交叉学科的庞大的科学体系。
数学愈发展,不是使事情变得愈来愈复杂,相反,处理问题会变得更简单,人们认识世界与改造世界的能力也愈来愈扩大,这会使我们愈学愈感到数学的魅力,愈学愈想学。
中学里学的平面几何,为了证明,要挖空心思画辅助线,实在是对智力的一个重大挑战与考验,但学习了解析几何,将代数与几何结合起来,过去绞尽脑汁才能求解的几何问题就一下子变得轻而易举了。
高中时,对如何用数学方法求半圆的重心这个问题曾经发生了兴趣,也为此花了不少的课余时间,结果是无功而返。后来听老师说这个问题只有用微积分才能解决,才知道世界上还有微积分这样一门威力无穷的学问,也更激发了我进一步学习数学的好奇心和动力。真正好的数学,是愈来愈深入、愈来愈简明、愈来愈有用的。
数学是一门关键的技术
过去一支笔、一张纸就能搞定的数学,竟然可以成为一门技术,似乎是匪夷所思。但是,数学的思想和方法与高度发展的计算技术的结合的确已经形成了技术,而且是一种关键性的、可实现的技术,称为“数学技术”。在这种技术中起核心作用的部分是数学,拿走它就只剩下一堆废铜烂铁。

我们在医院里看到的CT这一先进的技术就是一个突出的例子。它的本质,是利用X光从各个不同角度所拍摄的众多平面照片,恢复出体内物体(如肿瘤)的立体形状,这完全是一个数学问题。这样,数学的内涵物化为计算机的软件及硬件,就成为技术的一个重要组成部分与关键,从而可以直接地转化为生产力。现在,“高技术本质上是一种数学技术”的说法已为愈来愈多的人们所认同。
02 数学教育看起来只是一种知识教育,但本质上是一种素质教育
另一方面,要搞清为什么要学习好数学,还要认识学好数学对一个人培养与成长的重要作用。
如果将数学的学习仅仅看成是接受一大堆数学知识,那么即使熟记了再多的定理和公式,可能仍免不了沦为一堆僵死的教条,难以发挥作用。
数学是一门重思考与理解、重严格的训练、充满创造性的科学,只有掌握了数学的思想方法和精神实质,才能由不多的几个公式演绎出千变万化的生动结论,显示出无穷无尽的威力。

自觉的数量观念。使人会认真注意事物的数量方面及其变化规律,而不是 “胸中无数”,凭感觉、“拍脑袋”做决定、办事情。
严密的逻辑思维能力。使人能保持思路清晰,条理分明、有条不紊地处理头绪纷繁的各项工作。
高度的抽象思维能力。使人面对错综复杂的现象,能分清主次,抓住主要矛盾,突出事物的本质,按部就班、有效地解决问题,而不会无所适从、一筹莫展,或是眉毛胡子一把抓。

◆数学上的推导要求每一个正负号、每一个小数点都不能含糊敷衍,有助于培养认真细致、一丝不苟的作风和习惯。
◆数学上追求的是最有用(广泛)的结论、最少的条件(代价)以及最简明的证明,通过严格的数学训练,会逐步形成精益求精、力求尽善尽美的习惯和风格。
◆关注数学的来龙去脉,知道数学概念、方法和理论的产生和发展的渊源和过程,会提高建立数学模型、运用数学知识处理现实世界中各种复杂问题的意识、信念和能力。

◆作为一种思想的体操和竞赛,数学会使人增强拼搏精神和应变能力,通过不断分析矛盾,从困难局面中理出头绪,最终解决问题。
◆数学的学习和思考,会为学生打开自由创造的广阔天地,激发他们的探索精神、创新意识及创新能力,使他们更加灵活和主动,聪明才智得到充分的表现和发挥,等等。
由此可见,数学教育看起来只是一种知识教育,但本质上是一种素质教育。
真正学好了数学,不管你将来从事哪行哪业,都会让人变得更聪明,更有智慧,更有竞争力,终生受用不尽。
同时,还要籍助于数学这一既神奇又实用的思路、工具和方法,努力揭示大自然和人类社会的种种奥秘和规律,对我们所处的这个世界有更好的了解和认知,进而为国家、为民族、为人类造福。
总之,对所有的同学来说,树立一个崇高的奋斗目标,努力学好数学,尽可能学得出类拔萃,不仅是现阶段对你们的学习要求,也是对你们未来发展的战略性投资,是终生受用不尽的。

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