為什么要學(xué)數(shù)學(xué)?學(xué)數(shù)學(xué)有什么用?(數(shù)學(xué)連載 壹)

在大學(xué)第一次數(shù)學(xué)課的講臺上,老教授開篇提到:"現(xiàn)在很多人教育學(xué)生,說學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)不只要學(xué)會做題,還要學(xué)會在生活和工作中應(yīng)用,但那實(shí)際上只是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的"小用"。那學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)真正的"大用"在哪呢?……在于對你思維的鍛煉……"這句話我記得十分清楚(一般第一次上課是不會睡著的),并在之后不斷地學(xué)習(xí)、運(yùn)用中反復(fù)感受到它的奧妙。

做題之用,當(dāng)為"套用"

數(shù)學(xué)課上在講完定義和概念之后,老師為了舉個例子,往往做的就是——講題,而課程結(jié)束后我們?yōu)榱遂柟讨R,往往做就是——寫題,最后為了檢驗學(xué)習(xí)效果,學(xué)校往往使用的也是——考題。其實(shí),寫題、考題確實(shí)是很好的反饋方式,能夠非常有效地檢測自身的漏洞(之后,我可能出一期專門談這個)。

但是它是只手段而不是目的,那么學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)目的究竟是什么呢?請看下文。

實(shí)用之用,仍為"小用"

隨著信息時代的到來,數(shù)學(xué)在科技發(fā)展中直接發(fā)揮著越來越強(qiáng)大的作用。信息時代的一大標(biāo)志就是高速、便捷、低成本的通信,而為這個領(lǐng)域鋪路的正是香農(nóng)通過數(shù)學(xué)推理而來的信息論。信息需要傳輸更需要保護(hù),而如今加密算法的核心,正是從前被人們認(rèn)為僅能作為"思維的體操"而難有實(shí)際應(yīng)用的數(shù)學(xué)分支——數(shù)論。

而物理中使用的微積分,天氣預(yù)報中使用的概率論,物流路線規(guī)劃中使用的圖論也在告訴你,數(shù)學(xué)對其他領(lǐng)域的支撐作用也源源不斷。

但是,就大部分人對數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)而言,日常的應(yīng)用仍是"小用",因為你可能在考完最后一場數(shù)學(xué)測試后就再未使用過復(fù)雜的數(shù)學(xué)知識,享受最新的科技成果時也不需要知道其中的原理。但是,接下來你會明白,數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)就像印刻在你心中的符文,它的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有結(jié)束。

無用之用,實(shí)乃"大用"

想必你聽過這樣一個說法——"學(xué)數(shù)學(xué)有什么用?我以后上街買菜又用不到函數(shù)和方程"。確實(shí),在日常生活中,我們不會用到復(fù)雜的數(shù)學(xué)工具來解決問題。我相信,現(xiàn)實(shí)生活中當(dāng)你遇到一群雞和兔子關(guān)在同一個籠子里的情況時,你是能夠準(zhǔn)確地分辨出雞的頭并且把它們數(shù)出來的(雞兔同籠問題)。

但是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的效果遠(yuǎn)不止于此,我認(rèn)為它塑造的主要是以下三個能力。

抽象能力

數(shù)學(xué)理論就是從多個問題中提取出共性或從一個問題里抽離出本質(zhì)而來的。舉個例子,我們從小就學(xué)過加法和乘法,知道一個蘋果加一個蘋果等于兩個蘋果,兩個蘋果翻一倍就是四個蘋果,即1+1=2,2\times2=4,概括一下即為a+b=c,a\times b=d,其中a,b可以是任何數(shù)。但進(jìn)一步地抽象你就會發(fā)現(xiàn),他們可以單純看做是兩個數(shù)的運(yùn)算,在這一點(diǎn)上他們和a^b,log_a(b),a>b沒有什么區(qū)別。再抽析一下,他們只是兩個元素和一個元素的對應(yīng)關(guān)系(a,b)\rightarrow c,其中a,b是什么都可以。掌握這種能力的你,可以在不同層次的抽象中,找到目前問題的本質(zhì)。

那么,學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)鍛煉出的抽象能力有什么用呢?其實(shí)在很多方面都有運(yùn)用。簡單舉個例子,聊天、寫作時使用的比喻就是抽象的一個應(yīng)用。我們會說"葉子出水很高"就像是"亭亭的舞女的裙",是因為他們都具有飄逸、搖曳這個抽象特性——將一件事的本質(zhì)抽象而出,再投射到另一件更好理解的事物上。

邏輯能力

你可能會想,既然學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的"大用"是鍛煉人的思維,那么為什么一定要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)呢,學(xué)習(xí)別的理科不是一樣具有訓(xùn)練效果嗎?

且不談對其他學(xué)科的支撐作用(這在上一部分已有論述),數(shù)學(xué)與其他自然科學(xué)本身就有著天壤之別。用小說或是電影做一個類比吧。一門數(shù)學(xué)分支的基礎(chǔ)是它的公理,這就像是小說的設(shè)定——"從前有一個神奇的地方"。而分支研究的對象、使用的符號等元素像極了故事里的角色與秘寶。在公理建立的基石上,能夠不斷推理出的定理,就像僅憑獨(dú)特的設(shè)定就能產(chǎn)生一個豐富的幻想世界,發(fā)生許許多多奇幻的意外、沖突。其中,推動定理建立的是邏輯的推理,推動小說情節(jié)的是永恒的人性。如此這般,一門數(shù)學(xué)的分支就這樣慢慢地建立了起來,與別的學(xué)科不同,它不需要通過觀察現(xiàn)實(shí)世界來提出假設(shè)、不需要反復(fù)對照現(xiàn)實(shí)世界來驗證假設(shè)是否成立,僅憑單純的邏輯就好。

明明是純思維邏輯的產(chǎn)物,為什么數(shù)學(xué)往往能與現(xiàn)實(shí)世界契合得那么好,我想沒有人完全說得清楚,這也是它的神秘、美好之處。

表達(dá)能力

學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)中的表達(dá)能力是很容易被人所忽視的,因為我們往往以為想到了解法就大功告成了。但是如何闡述你的思路,如何讓一個不明白的人通過閱讀你的過程完全領(lǐng)悟,還是一件頗有難度的事(不同于讓已經(jīng)知道答案的老師去核對你的過程,后者的難度大概沒有前者那么大)。這需要你去編排說明的順序、條理,去考慮論證的完整、嚴(yán)謹(jǐn),才能做到。當(dāng)然,表達(dá)不僅有書面材料這一種形式,還包含語言的講演。對于一些問題,有的人腦中已經(jīng)清楚明了,但是一上黑板就講不清楚,所以我只能禮貌地回答:"嗯……我不知道你在干什么,但肯定是一件非常了不起的事請。"

所以你應(yīng)該明白了,為什么數(shù)學(xué)系的學(xué)生可以轉(zhuǎn)到其他領(lǐng)域開創(chuàng)事業(yè),如金融、計算機(jī)、物理等,而反之則比較困難。因為他們不是帶著大包小包的拉格朗日公式、歐拉函數(shù)、高斯引理去往別的學(xué)科大展身手,而是只身前往,但心中裝著數(shù)學(xué)的研究方法、思維方式、表達(dá)能力。

結(jié)語

我知道,當(dāng)你明白了學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的真正意義后,可能還要回到應(yīng)試的處境之中。但當(dāng)你發(fā)自心底去接受它時,雖不能立即"地獄變清池",但接下來的路也肯定會走得更加欣然、更加堅定。

(如果你認(rèn)為文章有一點(diǎn)道理的話,可以點(diǎn)一個贊嗎?)

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
【社區(qū)內(nèi)容提示】社區(qū)部分內(nèi)容疑似由AI輔助生成,瀏覽時請結(jié)合常識與多方信息審慎甄別。
平臺聲明:文章內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))由作者上傳并發(fā)布,文章內(nèi)容僅代表作者本人觀點(diǎn),簡書系信息發(fā)布平臺,僅提供信息存儲服務(wù)。

相關(guān)閱讀更多精彩內(nèi)容

友情鏈接更多精彩內(nèi)容