科学予知,历史予智,和大家聊一聊欧式几何对人类文明发展的影响。
公元前 300 年,柏拉图学院里的年轻学者欧几里得,从五条最简单的公理出发,把希腊时期的主要数学发现做了汇总,并给出了完整的证明和推导过程,写出了古希腊的数学神作《几何原本》。它第一次系统地构建了人类对于空间的认知,把理性主义发挥到了极致。
我们中学所学的几何学都属于欧氏几何的范畴。
在学校里,我们可能会把它当成一种解题工具来学习。
但是在西方思想史上,欧式几何的影响力远远超过了数学本身。
问题1:《几何原本》是怎样改变了西方人的思维方式的?
简单地说,《几何原本》就干了这么一件事:它用绝对严谨的理性,统治了全世界所有的图形。欧式几何的存在,增加了欧洲人对理性的信心。这个信心甚至比国王和教会的权势还高。这在欧洲创造了尊重知识、尊重理性的文化环境。欧式几何的成功,也刺激了当时的欧洲知识分子,让他们忍不住去想,是不是利用欧式几何的方法,不仅可以统治所有的图形,还可以统治万事万物呢?
欧洲就有一批人这么去干了。他们把零散的理论组织成一个体系,从几个亘古不变的假设出发,用逻辑推理,演绎出整个科学系统。
比如物理学家伽利略,就用数学的方法研究自然科学,他说:“这个世界的奥秘是藏在数学里的,我靠计算,可以把这个世界的规律算出来”。
哲学家笛卡尔就用数学的方法研究哲学。他说:“我就要像欧式几何一样,从几个公理出发,我可以推演出整个世界”。
还有最著名的物理学家牛顿,他模仿《几何原本》建立了物理学体系。牛顿的物理学著作原名叫做《自然哲学的数学原理》,就是在用数学原理,来解释自然现象,乃至他后来和莱布尼茨发现的微积分也都是建立在几条公理之上。
还有哲学家斯宾诺莎,他干脆就是模仿《几何原本》建立了哲学体系。他写的哲学书,你打开一看,写得就跟几何证明题一样。
西方经济和法律也是如此。话说当年林肯当总统时,要说服国会通过(奴隶)《解放宣言》,但是很多国会中的保守派反对,他们的理由是当初宪法并没有谈到废奴这一条,在此之前最高法院也将倾向于废奴的《密苏里妥协案》裁决为违宪。这一天,林肯想了一个新办法,他到国会讲演时,没有再带那些和法律有关的书籍文件,而是带了本欧几里得的《几何原本》。
在国会,林肯举起这本数学书讲,整个几何学的定理和推理都离不开其中一条公理,那就是所有的直角都相等。既然所有的直角都相等,那么为什么不能人人平等?这一下,让反对《解放宣言》的议员们语塞了,最终宣言被通过了。
问题2:中国人读历史的时候,常常会反省:我们从哪一刻开始落后于西方的呢?
其实早在商周时期,周文王的儿子商高,就发现了勾股定理,比西方毕达哥拉斯还早五百多年,那东方哲学怎么就和数学分道扬镳了呢?这就涉及到了文明理念上的区别。对东方人来说,有用的才叫知识,研究数学就是为了解决实际问题,因此在和算术紧密相关的天文、历法领域一直保持领先。虽然儒家经典中也有“格物致知”的精神,但那主要是一种道德修养的方法,不是科学研究的领域和方法。
但希腊人不一样,他们纯粹是为了研究数学而研究数学,经常会问“等腰三角形的两个底角为什么相等呢?”“为什么对顶角相等呢?”对中国人来说,这就是钻牛角尖,你研究这个干吗,有什么用?但在古希腊人眼里,一个结论只有经过证明才是可靠的,他们这种严格的演绎推理习惯,就叫作“理性主义”。
从对理性的尊重看来,从十八世纪的时候,东西方已经截然不同了。
如果真正追溯它的源头,我们可以追溯到欧洲发现《几何原本》的那一天。
问题3:看到了《几何原本》对人类文明的影响,对我们当下的学习有什么启发呢?
在当时欧几里得的大力倡导推动下,数学逐渐成为当时人们生活中的一个时髦话题,人们以学习数学为时尚。亚历山大国王托勒密一世也是欧几里得的忠实粉丝,也想赶一赶这一时髦,跟欧几里得学习几何学。尽管这位国王见多识广,欧几里德也简化了他的几何学,但托勒密一世还是理解不了欧氏几何学,学得非常吃力。于是,国王就问欧几里得:“学习几何学有没有什么捷径?”欧几里得笑着回答说:“陛下,学习数学和学习一切科学一样,是没有什么捷径可走的。学习数学,就像种庄稼一样,不耕耘是不会有收获的。在几何学里,大家只能走一条路,没有专为国王铺设的大道。在学习上,国王和普通老百姓是一样的。”从此,“在几何学里,没有专为国王铺设的大道。”这句话成为千古传诵的学习箴言。
1. 扎实的基础
作为第一位把《几何原本》引入中国并翻译的徐光启在《几何原本序》中指出: “盖不用为用,众用所基,真可谓万象之形囿,百家之学海。”
我们在学习中要重视每章开始的定义定理等基础,不要因为他们看上去简单,又很少直接考查就忽视他们,要去感悟他们发展的来龙去脉和内在逻辑,去建构每个章节乃至整个学科的知识体系。
2. 忠实的精神
对待问题,不想当然,也不迷信书本和老师,能有批判精神。
在解题过程中,多尊重自己的内心,理性求真。
对于自己一直半解的内容也能做到打破砂锅问到底。
3. 踏实的态度
胡适说过:怕什么真理无穷,进一寸有进一寸的欢喜。
对于学有余力的同学,尤其是高一高二的同学,不要过于纠结一两次考试的成绩,不要简单用考不考作为自己认知的边界,更应该主动拓展,充分利用校内外资源,多看一些书,多学一些无用之用,发展自己的兴趣,提升自己的综合素质才是最重要的。
最后,让我们一起秉承和践行江苏省仪征中学“唯真、唯实”的校训,
完善自我,争取去做一个社会文明的贡献者。
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