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陈省身:什么是数学?
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2022.11.05 北京

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什么是数学?

What is Mathematics? 

by R. Courant and H. Robbins

Oxford University Press, New York, 1941

书价学校用版(School Edition)美金三元七角五分



这是近来许多通俗数学书中的一本,其目的在对近三百年乃至近三十年的数学进展,作简单的叙述,使得不是专研究数学的人,可从此得到一点近代数学的概念。

全书分八章,前两章讲数的系统,是算术与代数的基础;第三、四、五章讲各种几何学及拓扑学;最后三章讲微积分与分析的基本概念,其中第七章极大与极小,是第一作者(R.C.)的工作兴趣所在,可说是本书的特色。

由本书立刻令人想像到一本有名的同性质的书,叫做“从高等观点看初等数学”。这书的作者Felix Klein与本书第一作者先后为德国哥丁根大学教授。两书异曲同工,从他们不同之处可以看出近五十年来数学的进步。

作者相信数学不能从空泛的解释学习,必须解决问题,得其精神;或至少看别人如何解决问题,了解全部的答案。所以全书尽量选择简单的问题,使在篇幅及读者程度所许可的范围内,可以对这些问题,给予完全的答案。作者选择这些问题的标准,似乎是看他们的解决,是否影响数学的观念方法而定。举第三章为例。作者在那章中,讨论到几何作图法及代数中的数域观念。这两个表面上不相干的观念之所以有关系,由于可以用直尺及圆规作图的数,必须属于某种形状的数域。这种数域是由已知数加上他们的平方根而产生。我们不难看到,这类数并不包括全体实数。因此凡几何作图题中所要做的数不属于这类数域者,都不能用直尺及圆规来做。

最有名的几何作图题,自然是所谓“几何学三大问题”,因为要解决这几个问题,便很自然的引到上说数域的讨论,研究所得的结论是要做的数不属于这类数域,而作图为不可能。(若所用工具限于直尺同圆规)这个“不可能”的答案是观念上的改变,值得特别提出,但也因此比较不易了解。通常的误解,由于归纳上的误觉。人类脑力所能控制的数字,图形,或事实,为数极为有限。科学工作中,尤其是数学工作中,往往先测验若干特殊情形,推测一些结论,然后求他在一般条件下的证明。做过许多作图题,便容易相信一切几何题都能作;“三大问题”之不能作,可说是给自信心太强的人当头一棒。笔者在最近几个月中,接到不少谬误的“三等分角作法”,想见一般对于这问题尚缺正确的了解,因愿顺便声明:对于三等分角问题有兴趣的人,只有去读代数方程式论,了解“不可能”的证明,其他的努力都是徒劳的。

作者另一个主要的见解,是着重各门数学的关系,及数学与其他科学的关系。自从科学研究职业化以来,一个科学工作者可以在某门科学的某一小范围内,用他一生全部的精力与时间去工作,这样而有重要的贡献者,自然颇不乏人。但因缺少“新血”而工作质地退化者,恐更是多数。数学界因为近数十年来数学的多方面的进展,及一部分工作者的功利观念,专精一点的现象,已弄得相当普遍。当代一个大数学家梵尔(Hermann Weyl),曾形容这种作风,说他是山洞内的数学,而不是原野的数学。本书要把数学回到原野去,要使读者了解,他的整个成一片,他的范围是无垠的。就此立场讲,这书即是专攻数学的人读了,也是有益的。

举极大与极小一章为例。那章中从极简单的几何问题,到函数的极大与极小,再到Morse的Critical Points理论,几何学,微积分,与拓扑学,可说都冶为一炉了,从Schwarz的三角形定理到“弹球问题”与统计力学,从Steiner的一个问题,讲到等周问题(即求等周而所包面积最大的平面曲线问题同他的推广)及Dirichlet原理,从变分学种种问题讲到作者的肥皂泡试验,凡此一切,都看出作者贯串的能力及全书生动的写法。

读完此书,不禁对于作者所代表的德国数学学派,表示极大的景仰。这个学派所达到的精深与博大,恐怕始终未被人超出。对于他们讲,数学创作同时是术,不但要阐明真理,还要欣赏推理的美。作者同Klein一样,相信第一流的数学结果,不是深奥的,而是可以解释得使一般人都懂;科学工作的困难在第一个发现某种秘密,不在了解他人的发现;科学的进步,使得问题简单化,并不使他们复杂化。

这本书自然没有答复书名所提出的问题:什么是数学?数学的妙处正因他不是几句话或几本书可以解释清楚,不但数学的内容随时在变着,我们对于他的了解,亦如在深山中看风景,景色随着我们的观感而天天变化。作者的目的,在提出若干问题讨论,使读者可从实际经验,增加对于数学的了解。就这点讲,相信作者的目的是很成功的达到了。书中间有不正确处,但都无关大体。

这书理论上凡习过高中数学都可读。但实际上所需的准备较多,其中思想方法的训练较知识要紧。愿把这书介绍给有活力,肯思想,与能鉴赏智慧的美的一切人。

(陈省身)


本文原载:1946.12.7《大公报(上海)》10版

数学元年编者注:文本中红色的字“议”是推测的,原文无法识别。


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