一篇关于数学史的短文

郭敦清回答道:

自古数学诞生以来,数学家们就一直在追求真理,并取得了辉煌的成就。在数学之外,数学概念及其推论为重要的科学理论提供了本质。

任何事物都包含矛盾,事物内部的矛盾推动事物的发展,数学也不例外。数学是在发现和解决矛盾中发展起来的。数学上对矛盾有一个委婉的说法,叫做悖论。数学悖论造成的更严重的后果是数学危机。所谓数学危机,不过是数学家本着严格探索数学真理的精神,对数学界的一次严厉警告。正是因为这种严厉的警告,才解决了许多悖论,推动了数学的不断发展。

数学史上出现过三次悖论和数学危机。

第一次数学危机发生在古希腊。但当时毕达哥拉斯学派提倡一种哲学观点,叫做“命理学”,认为一切事物和现象都可以归结为整数或整数与整数的比值,称为“数的和谐”。但后来,希帕索斯在证明勾股定理时,发现直角三角形斜边上的高度x是存在的。

1:x=x:2,x=√2,

√2不是整数比。于是“数的和谐”被打破,导致了无理数的出现(无理数这个词一直沿用到今天,虽然不雅,而且已经成为一种习俗)。

第二次危机发生在17世纪,涉及微积分的理论基础,由贝克勒悖论引起。贝克勒指出,在计算公式中

δy/δx

无穷小δx既不算为零,也弃为零,违背了矛盾律。无穷小是零就不能除,不是零就不能弃。这就是著名的“贝克勒悖论”。这导致了数学的混乱,第二次数学危机爆发。人们意识到,虽然微积分是解决许多实际问题的好方法,但它缺乏严谨的理论基础。因此许多数学家为建立微积分的理论基础进行了不懈的努力。法国数学家柯西首先给出了极限的定义,然后建立了连续性、导数、微分、积分等理论。

许多数学家,如笛卡尔、牛顿、莱布尼茨、柯西、拉格朗日、阿贝尔、康托尔、费马、伯努利家族、欧拉、拉普拉斯、希尔伯特等,为数学的发展奠定了数学基础,取得了辉煌的成就。

康托尔建立的集合论已经成为数学的基础。然而,英国数学家罗素提出了一个著名的“理发师悖论”——一个小镇的理发师放出豪言:“我帮助并且只帮助城市里所有不刮胡子的人。”但问题是:理发师该不该自己刮胡子?如果他自己刮胡子,就不要按照他冠冕堂皇的话“只给不刮自己的人刮”;但他不刮自己,就该刮自己,就像他说的“把城里不刮自己的人都刮了。”巴伯悖论是罗素用来比喻罗素悖论的流行说法,由伯特兰·罗素在1901提出。罗素悖论的出现是由于朴素集合论中对元素的无限制定义。因为当时集合论已经成为数学理论的基础,这个悖论的出现直接导致了第三次数学危机,也引发了很多数学家对这个问题的补救,最终形成了现在的公理化集合论。同时,罗素悖论的出现促使数学家们认识到数学基础公理化的必要性。

于是数学家们做了大量的工作致力于公共物理和化学,到1930,建立了三个数学学派;直觉主义、逻辑主义和形式主义虽然仍有缺陷,但毕竟为数学的发展做出了巨大贡献。

三个学派中,形式主义学派似乎主要由希尔伯特建立,略胜一筹。它曾经声称已经解决了“兼容性和完整性”的问题。然而,在1931中,奥地利数学家哥德尔(后来移居美国)证明了两个不完全性定理,“揭示了形式主义方法不可避免的局限性。”哥德尔的不完全性定理是对排中律的否定,但是“如果,

总之,虽然数学取得了辉煌的成就。但是还有很多问题,根本的问题没有解决,比如数学的定义,数的定义,需要人们投身于数学研究,尤其是数学基础的研究,希望有意志的人投身于此。

正因如此,郭敦清研究数学40年,撰写了《哥德巴赫猜想证明》、《数学纲领——微观数学与宏观数学》、《欧几里得几何平行问题解法》、《论归谬法——活的普遍公理》等论文,已于2008-2009年在中国郭敦清专栏发表。

数学计划的第一章——微观数学和宏观数学也在百度发表。哥德巴赫猜想证明收录于百度快照。