莫紹揆:談?wù)勗鯓訉W(xué)習(xí)數(shù)學(xué)

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“怎樣學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)?” 這個(gè)問(wèn)題太大了,極難于回答。至少作者自問(wèn)沒(méi)有能力來(lái)回答它。但是,這個(gè)問(wèn)題又太重要了,很多初學(xué)數(shù)學(xué)的人都詢問(wèn)它,著急地等待著對(duì)它的回答,哪怕是部分地回答也罷。作者也問(wèn)這個(gè)問(wèn)題,也遇到人們提出類(lèi)似的詢問(wèn),也作過(guò)一些思考,也得到一些粗淺的體會(huì)。因此,我想根據(jù)自己的一些經(jīng)驗(yàn)和粗淺的體會(huì),就這個(gè)問(wèn)題說(shuō)幾句。拉拉雜雜,毫無(wú)系統(tǒng),也許很不正確,也許很不對(duì)題,只是供初學(xué)數(shù)學(xué)的人作個(gè)參考罷了。

我國(guó)從古相傳有一句成語(yǔ):“從大處著眼,從小處著手”,我覺(jué)得這句話對(duì)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)來(lái)說(shuō),是完全適用的。

所謂“從大處著眼”,便是眼界要遠(yuǎn)大,要站得高,不要鼠目寸光,局守一隅。還要自信,要有攻堅(jiān)的志氣,有研究巨大問(wèn)題、解決困難問(wèn)題的決心。這也就是我國(guó)相沿下來(lái)的所謂立大志的精神。

但立大志絕不是目空一切、好高騖遠(yuǎn),自高自大,而必須腳踏實(shí)地、埋頭苦干、按部就班、一步一個(gè)腳印地苦學(xué)苦練。這便是從小處著手,也就是鍥而不舍磨鐵成針的精神。

顯然,這兩點(diǎn)表面上看來(lái)是互相反對(duì)的,但實(shí)際上卻是相輔相成、缺一不可的。

我們又常常議論博與專(zhuān)、泛讀與精讀的問(wèn)題,這也是我們應(yīng)該注意的。這也是兩個(gè)表面看來(lái)相互矛盾,實(shí)際上也是相輔相成的。我國(guó)相沿下來(lái)的“由博返約”便是告訴我們一個(gè)答案,教我們?cè)鯓犹幚磉@對(duì)矛盾的。

所謂“由博返約”照我的理解便是:首先,博覽,然后選擇一些(或三兩個(gè))科目精研下去。這里的“首先”“然后”,只是大體上作階段性的劃分,并不是說(shuō)每次都必須先博后約。

我們首先必須博覽,尤其是對(duì)最新的發(fā)展趨向、最近的研究動(dòng)態(tài),必須經(jīng)常注意,換句話說(shuō),我們必須對(duì)該學(xué)科的進(jìn)展?fàn)顩r時(shí)刻理解,既使不能深研下去,也必須保持接觸,不能閉目塞聽(tīng),“兩耳不聞窗外事”,那就脫離了學(xué)科進(jìn)展的軌道,自甘落伍了。

但是我們絕不能夠只限于知道一些消息,知道一些情況,而必須參加進(jìn)去,必須就其中一些方向(至少一個(gè)方向)深入鈷研,透徹理解其中一切細(xì)節(jié),融匯貫通,加以發(fā)展,這樣才能真正懂得這個(gè)方向,才能有所創(chuàng)新,有所貢獻(xiàn)。

這里我想強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn):

第一,反復(fù)學(xué)習(xí)、反復(fù)思考是非常必要的,這是“精讀”的一個(gè)非常重要的內(nèi)容。如果看一篇新文章,或者沒(méi)有老師在旁指教的時(shí)候,只有反復(fù)學(xué)習(xí)才能把所學(xué)的內(nèi)容學(xué)懂,只看一遍便懂的情況是非常少的。只有反復(fù)學(xué)習(xí)反復(fù)琢磨才能有所收獲。其次,即使學(xué)懂了,對(duì)那些基本定理、證明極繁的定理,也必須反復(fù)學(xué)習(xí)反復(fù)琢磨,這樣才能真正有所收獲。可以說(shuō),求學(xué)問(wèn)恰和交朋友一樣,必須有頻繁地接觸交談,才算是知心朋友,才算是知交。那些只見(jiàn)過(guò)一兩面,說(shuō)過(guò)一兩句話的人,只能說(shuō)是“面善”,或者是“點(diǎn)頭之交”,算不得好朋友。一旦出了什么事情,只有知交才來(lái)幫助,至于點(diǎn)頭之交呢,是不能指望的。同樣,當(dāng)我們作科研、遇上什么難題時(shí),只有經(jīng)過(guò)我們深鉆、理解得透徹的部分(那些定理)才能供我們使用,幫助我們的忙,那些只見(jiàn)過(guò)一兩面的定理或方法,是很難給我們驅(qū)使的。因此反復(fù)學(xué)習(xí)反復(fù)思考這一過(guò)程是非常重要,不能忽視的。

第二,必須打有準(zhǔn)備的仗,不打無(wú)準(zhǔn)備的仗。除去學(xué)習(xí)、理解以外,我們又必須動(dòng)動(dòng)手。在別的自然科學(xué)中,這是指實(shí)驗(yàn)或調(diào)查,在數(shù)學(xué)則指做習(xí)題或搞新題目。不管哪—種,在動(dòng)手前,必須作好充分準(zhǔn)備,切忌盲目動(dòng)手。

試就作習(xí)題來(lái)說(shuō),在動(dòng)手作習(xí)題之前,必須先把正課溫習(xí)一遍,把有關(guān)的知識(shí)重新理解一遍,然后才作習(xí)題,這樣如果作了出來(lái),固然是已得學(xué)識(shí)的一次應(yīng)用,可從應(yīng)用過(guò)程中加深自己的理解。即使作不出來(lái),一般也能知道問(wèn)題所在,可以檢查自己在哪一個(gè)“關(guān)口”通不過(guò),然后就這個(gè)關(guān)口再重新復(fù)習(xí)一遍,這樣逐步克服困難,逐步前進(jìn),不管最后這個(gè)習(xí)題是否作了出來(lái),都對(duì)自己大有益處,都使自己對(duì)正課有進(jìn)一步的深一層的理解。反之,如果不做準(zhǔn)備,不先復(fù)習(xí),為做習(xí)題而習(xí)題(只是為了老師要交習(xí)題,不能不做),動(dòng)手便做,盲目亂撞,東拼西湊,即使偶然把題目做出來(lái)了,那只是碰巧,自己并未曾把所學(xué)到的知識(shí)拿來(lái)應(yīng)用。如果作不出來(lái),也不知問(wèn)題出在什么地方,應(yīng)該在什么地方想點(diǎn)子,而只是繼續(xù)亂碰亂撞。結(jié)果,時(shí)間是花了不少,但對(duì)自己毫無(wú)收益。

至于搞科研,做新題目(前人未曾做過(guò)的新題目),充分的準(zhǔn)備仍然是必要的。我們不反對(duì)這時(shí)采用“嘗試”“試猜”“碰撞”的方式(西文叫做 heuristical〉,東碰碰西試試,但在這之前仍必須做大量的準(zhǔn)備工作。首先,必須仔細(xì)研讀前人有關(guān)這個(gè)問(wèn)題的成果,只有在前人已有的成果之上開(kāi)始工作,才能有所前進(jìn),如果盲目地開(kāi)始工作,勢(shì)必重復(fù)前人的工作,徒然浪費(fèi)時(shí)間與精力。其次,也必須詳細(xì)考究與本題目有關(guān)的學(xué)科,哪些是與本題目某方面關(guān)系最密切,哪些是比較次要的。并且要訂完大體的“作戰(zhàn)計(jì)劃”,有幾個(gè)攻擊方向,遇到怎樣困難時(shí)該怎樣克服或回避等等。我們不反對(duì)“試猜”,但對(duì)每一次試猜都要仔細(xì)檢査其后果以及可能出現(xiàn)的意外情況,因此每一種試猜,除可能導(dǎo)致我們所希望的結(jié)果以外,還常??梢詫?dǎo)出一些我們絕對(duì)不愿意出現(xiàn)的情況。如果及早注意到后者,那么很快便可以把這種試猜的假設(shè)排除了。

一般人,無(wú)論做習(xí)題或搞新題目,都喜歡題目一到手便亂碰試,忽視了準(zhǔn)備工作,其結(jié)果往往事倍功半,收效不大。

另外,有很多初學(xué)的人對(duì)所謂難題有興趣,例如,非常喜歡去搞“三等分一角(用圓規(guī)直尺)”,或者去搞費(fèi)爾馬最后定理,即 “不可能有正整數(shù) n,x,y,z,滿足方程

x^{n+2}+y^{n+2}=z^{n+2}

或者哥德巴赫猜想:“任何大于 4 的偶數(shù)都可寫(xiě)成兩個(gè)奇素?cái)?shù)之和”,他們常常寫(xiě)出一些他們自認(rèn)的“證明”,寄到雜志刊物去,要求刊登,或寄到一些數(shù)學(xué)工作者那里,要求代他們審閱。這常常引起雜志刊物編輯部的麻煩,或數(shù)學(xué)工作者的麻煩,打擾他們的日常工作的秩序了。無(wú)論怎樣勸說(shuō)他們都不愿意傾聽(tīng)。

這類(lèi)所謂難題,實(shí)際上分兩種:

第一種當(dāng)時(shí)是難題,但目前已經(jīng)解決了。例如,用圓規(guī)直尺來(lái)三等分一個(gè)角,在古希臘時(shí)代是一個(gè)難題,現(xiàn)在已經(jīng)證明這是不可能的,因此這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)解決了,解答是:“不可能。” 既然已經(jīng)知道解答,為什么還要繼續(xù)去研究它?原來(lái)這些人受到以前“左”的思想的流毒,無(wú)視科學(xué)規(guī)律,“以前不可能的,在社會(huì)主義的今天便可能了”,或者“外國(guó)不可能的,在社會(huì)主義的中國(guó)都是可能了”等等。對(duì)這些受“左”的流毒的人,除向他們加強(qiáng)科學(xué)規(guī)律嚴(yán)肅性的教育外,還可對(duì)他們說(shuō),你在做你的偉大的研究之前,最好先把 \sqrt{2}\sqrt{3} 表成分?jǐn)?shù),即先找分?jǐn)?shù) m/n ,使得 m^2/n^2=2m^2/n^2=3。如果你無(wú)法找出,那么對(duì)那些證明為不可能的問(wèn)題便不必再搞下去了。

第二種直到目前仍是難題,仍是未解決的難題。對(duì)這種難題是應(yīng)該探究的,但是正為上文所說(shuō),在探討之前應(yīng)該有充分的準(zhǔn)備,我們反對(duì)打無(wú)準(zhǔn)備的仗,例如,要研究費(fèi)爾馬大定理或哥德巴赫猜想,首先應(yīng)該熟悉前人已獲得的成果,前人已走過(guò)的道路,而這一般要專(zhuān)門(mén)從事數(shù)學(xué)(尤其是從事數(shù)學(xué)中數(shù)論這部分)的人才能做到,僅憑對(duì)自然數(shù)的一些粗淺知識(shí),是無(wú)法總結(jié)前人已有的成果的。不總結(jié)前人的成果,單想憑亂碰亂試而解決有名的數(shù)學(xué)難題,這不是太過(guò)于天真了嗎?

舉個(gè)例說(shuō),在今天要想采礦,當(dāng)然要依靠專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍從事普查、勘探,才能探明地下的礦藏,如果某處曾有一人偶爾發(fā)現(xiàn)露天礦藏,便以為只要自己東奔西跑,便可以赤手空拳地找出有開(kāi)采價(jià)值的大礦藏,不是和上面提到的那些同樣地天真嗎?

總結(jié)起來(lái),對(duì)于已經(jīng)解決了的不可能問(wèn)題,絕不應(yīng)該再去研究它(把前提改變、結(jié)論改變,從而已變成了一個(gè)新問(wèn)題的,當(dāng)然不在此限);對(duì)于尚未解決的難題,當(dāng)然應(yīng)該研究,但必須有充分的準(zhǔn)備,包括必須熟悉前人已獲得的成果。我們希望由從事數(shù)學(xué)工作的人來(lái)做,可以省卻準(zhǔn)備時(shí)間,但有興趣的人來(lái)研究未嘗不可,但必須作充分準(zhǔn)備。

初學(xué)的人每每走極端,把很好的主張或辦法推行到極端,結(jié)果反而誤事。例如,當(dāng)人們提到注重基礎(chǔ)理論時(shí),便整天泡在幾本教科書(shū)中,整天做教科書(shū)上的習(xí)題,十多年下去,人也老了,一事無(wú)成了;當(dāng)人們提到注重科研,應(yīng)早日從事科研時(shí),又不顧條件,不作準(zhǔn)備,馬上去讀論文,第一篇勉強(qiáng)讀完,還沒(méi)有消化,又讀第二篇,不到幾年工夫,論文讀了不少,但沒(méi)有一篇是讀透了的,所謂“人人面善,無(wú)一知交”,當(dāng)自己從事一個(gè)題目的探討時(shí),竟然束手無(wú)策,那些“面善”而不是“知交”的朋友,沒(méi)有一個(gè)出來(lái)幫忙。因此有一個(gè)大問(wèn)題,對(duì)初學(xué)數(shù)學(xué)的人說(shuō)來(lái),該怎樣做呢?是埋頭于教科書(shū)拼命做習(xí)題呢,還是提早讀論文開(kāi)始搞科研呢?

問(wèn)題在于,任何主張和辦法,不能夸大到極端,而應(yīng)保持一個(gè)適當(dāng)?shù)南薅?,基礎(chǔ)的訓(xùn)練是必要的,但長(zhǎng)期埋頭于教科書(shū)便不對(duì)了;及早從事科研也是必要的。但基礎(chǔ)訓(xùn)練不夠,準(zhǔn)備不夠便不對(duì)了。如何適當(dāng)?shù)卣莆諆深?lèi)的界限,這是隨各人而異的,不能預(yù)先規(guī)定的,誰(shuí)能夠適當(dāng)?shù)馗鶕?jù)自己的具體情況而掌握界限,誰(shuí)的成功機(jī)會(huì)便大。

值得指出,所謂基礎(chǔ)訓(xùn)練絕不限于無(wú)休止地做教科書(shū)里(或習(xí)題集中)的習(xí)題,這只是一方面的。更重要的是,對(duì)主要定理的證明(這一般是較為艱深的)反復(fù)鉆研(以便加深理解),并設(shè)法加以改動(dòng)或改進(jìn)。這是提高自己做題能力的一個(gè)良好辦法。

主要定理牽連較多,證明一般也較繁雜,應(yīng)該首先弄清證明的主要思路、主要步驟,這樣才能加深對(duì)主要定理的理解。但這還不夠,我們還應(yīng)加以改動(dòng),使其主要思路更為突出,主要步驟更為清楚。然后再進(jìn)一步改進(jìn),或使用更弱的前提,或推出更強(qiáng)的結(jié)論,或把使用高等數(shù)學(xué)工具的地方改掉,換上使用初等數(shù)學(xué)的工具等等。后面這些改進(jìn),實(shí)際上已經(jīng)是獲得一些新成果,如果這些新成果是別人不知道的,可以說(shuō)已在科研道路上走了第一步,如果是一些意義不大的(因?yàn)閯e人認(rèn)為不必提及)成果,至少也是走科研道路的一個(gè)良好開(kāi)端,因此這種做法,既是理解主要定理的良好方法,也是走科研道路前的一個(gè)良好練兵,是值得提倡的。

這里所謂主要定理,是指教科書(shū)中的定理而言,教科書(shū)中的定理一般都經(jīng)受了數(shù)百年的考察,要想改動(dòng)或改進(jìn),一般是比較難的,如果初學(xué)者不能改動(dòng)或改進(jìn),這是正?,F(xiàn)象,不必強(qiáng)求,只要對(duì)主要定理反復(fù)琢磨,嘗試改進(jìn)便成了。曾經(jīng)有人說(shuō)過(guò),你要學(xué)好數(shù)學(xué)分析,最好的辦法是,自己寫(xiě)一本數(shù)學(xué)分析,他的話也正是我們上面所說(shuō)的意思。因?yàn)閯?dòng)手寫(xiě)數(shù)學(xué)分析時(shí),勢(shì)必要對(duì)數(shù)學(xué)分析里的定理仔細(xì)分析,考慮各定理的證明的安排,沒(méi)有這樣細(xì)致的考慮,對(duì)數(shù)學(xué)分析是難于學(xué)得透的。

這種對(duì)已知的主要定理(比較艱深的定理)的證明加以改動(dòng)或改進(jìn),其困難程度一般不亞于探討著名難題,我們固然鼓勵(lì)前者,是否我們也鼓勵(lì)后者,鼓勵(lì)大家經(jīng)常去搞著名的未解決的難題呢?不,兩者本質(zhì)是不相同的。對(duì)已知主要定理的證明加以改動(dòng),與對(duì)未解決難題的探討,兩者的工作是截然不同的。前者比較易做,做了以后得到很好的訓(xùn)練,因此即使初學(xué)者也是可以做而且應(yīng)該做的。但后者則不同,難度極大,要做的準(zhǔn)備工作非常多,即使有了充分準(zhǔn)備以后,如何下手也是很難預(yù)計(jì)的。因此對(duì)于沒(méi)有充分準(zhǔn)備的初學(xué)者,一般是不應(yīng)該盲目從高的。兩者本質(zhì)不同,不應(yīng)混淆。

在數(shù)學(xué)發(fā)展史中,始終貫串著幾個(gè)矛盾。如果掌握好這幾個(gè)矛盾,可以幫助我們更好地學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。這幾個(gè)矛盾是,離散與連續(xù)的矛盾,以及有窮與無(wú)窮的矛盾,一般與特殊的矛盾。

我們不去定義這些名詞,但大家都在直觀上懂得這幾對(duì)矛盾指的是什么。

自然數(shù)是離散的,有理數(shù)雖到處稠密,但因?yàn)槊總€(gè)有理數(shù)都可表為兩整數(shù)的商(亦可表示為兩整數(shù)組成的數(shù)偶);一般也看作離散的;直線上或曲線上的點(diǎn)是連續(xù)的,從而實(shí)數(shù)也是連續(xù)的(或說(shuō)實(shí)數(shù)組成連續(xù)統(tǒng)),因此研究自然數(shù)與有理數(shù)的算術(shù)以及初等代數(shù),便是離散數(shù)學(xué)的代表,而研究直線曲線的幾何學(xué),以及研究實(shí)數(shù)的數(shù)學(xué)分析,便是連續(xù)數(shù)學(xué)的代表。兩種數(shù)學(xué)都是源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。但在古代,可以說(shuō)偏于離散方面,那怕是幾何學(xué),基本上也是用處理離散的方式來(lái)處理的(歐氏幾何中的定理,幾乎全部可以不用連續(xù)性公理而導(dǎo)出)。等到近代,微積分興起了,發(fā)展成為數(shù)學(xué)分析這個(gè)分支,連續(xù)數(shù)學(xué)才突飛猛進(jìn),成為數(shù)學(xué)的主流,但數(shù)理邏輯、抽象代數(shù)等的發(fā)展,仍然主要是沿著離散的方向。尤其是第二次世界大戰(zhàn)時(shí)電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn),更使離散數(shù)學(xué)突出其重要性,要想把數(shù)學(xué)分析問(wèn)題用電子計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算,必須先作出近似公式,把實(shí)數(shù)用有理數(shù)逼近,把求極限求導(dǎo)數(shù)等運(yùn)算化成加減乘除等有理運(yùn)算才成,可以說(shuō),電子計(jì)算機(jī)不懂得連續(xù)數(shù)學(xué),只懂得離散數(shù)學(xué)。由此可見(jiàn),離散數(shù)學(xué)與連續(xù)數(shù)學(xué)無(wú)論就其發(fā)展來(lái)看,或就所處理的問(wèn)題來(lái)看,都是既是互相反對(duì),又是彼此相輔相成的,代表著數(shù)學(xué)的兩大主流。

其次,有窮與無(wú)窮的問(wèn)題,不但在哲學(xué)上引起巨大的激烈爭(zhēng)論,在數(shù)學(xué)上也引起爭(zhēng)論,而且影響到數(shù)學(xué)的發(fā)展。歐幾里得的《幾何原本》中關(guān)于比例論的討論,實(shí)質(zhì)上便是使用了無(wú)窮集合,只是表面上避開(kāi)罷了。在古代,對(duì)數(shù)學(xué)家來(lái)說(shuō),“無(wú)窮”只是從否定方面著眼,“不是有窮”,“其個(gè)數(shù)沒(méi)有上界”等等,這便是所謂潛在無(wú)窮論,把無(wú)窮集合看作生成中的東西,還未完成。但事實(shí)上,我們的確是有“完成了”的無(wú)窮集合,例如,直線段上的點(diǎn)集,便是無(wú)窮集。(無(wú)窮個(gè)點(diǎn)),而且是完成了的(已組成“線段”),不是生成中的(誰(shuí)人把“線段”看作:今日添一個(gè)點(diǎn),明日再添一個(gè)點(diǎn),如此永遠(yuǎn)添下去,但始終未完成的東西呢?)正是因?yàn)榫€段是已完成的無(wú)窮點(diǎn)集合,因此在幾何學(xué)上,不能不把點(diǎn)看作沒(méi)有大?。撮L(zhǎng)度)而只有位置的東西。姑且不論沒(méi)有大小的東西為何能占有位置,即就下列問(wèn)題而言,亦是使人們迷惑不解的:

(1)沒(méi)有長(zhǎng)度即長(zhǎng)度為 0,由長(zhǎng)度為 0 的點(diǎn)聚集起來(lái),怎能構(gòu)成有長(zhǎng)度的線段呢?

(2)極易證明(一般人亦極易相信),任何兩個(gè)有窮線段,其上的點(diǎn)都是一樣多的,同樣多的點(diǎn)怎樣能夠組成不同長(zhǎng)度的線段呢?

如此等等,足見(jiàn)無(wú)窮的問(wèn)題在數(shù)學(xué)中是不能不討論的,是不能回避的。的確,康托爾的無(wú)窮集合論出現(xiàn)以后,一方面引起數(shù)學(xué)界的極大爭(zhēng)論,另一方面也促使數(shù)學(xué)有極大的發(fā)展,這里我們不能多做討論了,只是順便說(shuō)一句,極限論的本質(zhì)在于把所謂無(wú)窮?。ㄒ约捌涞箶?shù)無(wú)窮大)化歸為有限數(shù)的數(shù)列,這是沿著潛在無(wú)窮論的方向而發(fā)展的,它很成功,解決了很多問(wèn)題。但以為極限論出現(xiàn)了,無(wú)窮的問(wèn)題也就解決了,無(wú)窮集合場(chǎng)可用潛在無(wú)窮論的觀點(diǎn)來(lái)處理了,那都是不對(duì)的,因?yàn)檫€有很多有關(guān)無(wú)窮集合的問(wèn)題是不能用極限論解決的。有窮與無(wú)窮的矛盾始終是數(shù)學(xué)上的一個(gè)大問(wèn)題,始終是推進(jìn)數(shù)學(xué)進(jìn)展的一大動(dòng)力。

現(xiàn)在再說(shuō)一般與特殊。數(shù)學(xué)是抽象的,也是一般的。數(shù)學(xué)的定理可以應(yīng)用于各種自然科學(xué)上,這便是它具有一般性的標(biāo)志。尤其是自從公理方法盛行以后,數(shù)學(xué)界更力求普遍,力求一般?,F(xiàn)在新的抽象系統(tǒng)越來(lái)越多,每一種新系統(tǒng)的出現(xiàn),都或明言或暗示地說(shuō),它是最一般的系統(tǒng),可以包括所有已知的數(shù)學(xué)系統(tǒng)作為其特例。有些人甚至于說(shuō),現(xiàn)在的數(shù)學(xué)界對(duì)于獲得一條一條的特殊定理沒(méi)有興趣,而著眼在獲得其有普遍性、一般性的定理。當(dāng)然也有人出來(lái)反對(duì)這種趨向。

其實(shí),所謂一般與特殊,多少是相對(duì)的而不是絕對(duì)的,在數(shù)學(xué)中尤其如此。例如下面兩個(gè)等式:

(1)a\cdot(k+c)=a \cdot k + a \cdot c

(2)(a+d)\cdot(k+c)=a\cdot k + a \cdot c + d \cdot k + d \cdot c

到底誰(shuí)是特例誰(shuí)是一般呢?我們可以說(shuō),(1)是(2)的特例(當(dāng) d=0 時(shí)的特例),但亦可以說(shuō),(2)是(1)的特例,因 a 可以代表任何項(xiàng),而 a+d 是一個(gè)二項(xiàng)式,它是“項(xiàng)”的特例。例如,(s \cdot t)(k+c) , 便可以依照(1)而進(jìn)行(用 s \cdot t 代入 a 去),卻不能依照(2)而進(jìn)行,因不是二項(xiàng)式。在數(shù)學(xué)中,互為特例的例子非常多,很難說(shuō)誰(shuí)該是一般,誰(shuí)該是特例。目前提出很多新抽象系統(tǒng),被說(shuō)成是很一般的系統(tǒng)的,其實(shí)在另一觀點(diǎn)之下,它們卻是已知系統(tǒng)的一個(gè)特例。由此可見(jiàn),竭力追求一般之無(wú)謂了。

再舉一個(gè)例子,試考慮數(shù)論函數(shù)(它把自然數(shù)變成自然數(shù))與字函數(shù)(它把 A_n上的字變成 A_n 上的字,所謂 A_n 指具 n 個(gè)字母的字母表)。

如果把自然數(shù)看作孤一字母表 A_1上的字,那么字函數(shù)是通例而數(shù)論函數(shù)是特例( n=1 時(shí)的特例)。如果把 A_n上的字看作采用(無(wú)零) n 進(jìn)制時(shí)自然數(shù)的表達(dá)式(所謂 n 進(jìn)制數(shù)),那么字函數(shù)討論的只是使用(無(wú)零)n 進(jìn)制數(shù)時(shí)數(shù)論函數(shù)的具體形式,而數(shù)論函數(shù)則是不牽涉到數(shù)制時(shí)數(shù)論函數(shù)的性質(zhì),顯然數(shù)論函數(shù)是通例而字函數(shù)是特例?,F(xiàn)在很多人采用前一觀點(diǎn),認(rèn)為把數(shù)論函數(shù)推廣而成字函數(shù),其實(shí)采用后一觀點(diǎn)更覺(jué)得自然而且能揭示問(wèn)題的本質(zhì)。不管采用哪個(gè)觀點(diǎn),這里至少表明了:通例與特例并非是一成不變的,從而拼命地追求 “—般” 將不是很好的方向。

其次,即使明確無(wú)疑地肯定了誰(shuí)是一般,誰(shuí)是特殊,我們也不能只研究一般而忽視特殊。因?yàn)椤耙话恪笨偸潜容^抽象的,純粹從“一般”立論,給人的印象總不夠深刻,總難于理解透,如用具體例子(這是特殊)立論,至少舉出具體例子,人們的理解便深刻了;其次,一般總是從特殊抽象而得的,是從特殊而來(lái)的。只有熟悉特殊,才能產(chǎn)生問(wèn)題,才能給人指出新方向。不熟悉特殊而憑空從一般而立論,誠(chéng)然是既簡(jiǎn)潔又漂亮,但卻不能指出問(wèn)題,不能指出問(wèn)題的新方向。從物理天文等方面而引起的數(shù)學(xué)新問(wèn)題新方法,其數(shù)量之多質(zhì)量之高是盡人皆知的。如果當(dāng)初不與自然科學(xué)掛鉤,數(shù)學(xué)是難于發(fā)展成今天的樣子的。

最后,即使你對(duì)“一般”熟悉了,但要運(yùn)用到特例去,仍然是要費(fèi)一番氣力的。你如果對(duì)特例不熟悉,仍然無(wú)法運(yùn)用的。最具體的例子是,盡管在數(shù)學(xué)方面數(shù)學(xué)工作者比物理工作者熟悉得多,但應(yīng)用數(shù)學(xué)來(lái)解決物理問(wèn)題時(shí),物理工作者都常常能夠根據(jù)物理問(wèn)題的性質(zhì)而懂得該選用怎樣的數(shù)學(xué)工具從而把問(wèn)題解決了,而數(shù)學(xué)工作者雖然熟悉各種各樣的數(shù)學(xué)工具,如果對(duì)物理問(wèn)題不清楚,往往無(wú)法選用適當(dāng)工具,問(wèn)題仍得不到解決。總之,把一般應(yīng)用于特殊時(shí),除懂得一般外,也應(yīng)懂得特殊,強(qiáng)調(diào)一般而忽視特殊是不對(duì)的。

以上就數(shù)學(xué)有關(guān)的問(wèn)題說(shuō)了一些話,既無(wú)系統(tǒng)又沒(méi)有什么新見(jiàn),只供讀者作參考而已。


作者簡(jiǎn)介:

莫紹揆(1917年8月13日-2011年10月14日),著名數(shù)學(xué)家,教授,是我國(guó)數(shù)理邏輯教育和研究的開(kāi)拓者之一。1917年生于廣西桂平縣。讀私塾兩年,小學(xué)四年,初高中各三年。1939年在前中央大學(xué)理學(xué)院數(shù)學(xué)系畢業(yè)。后在前中央大學(xué)、中山大學(xué)數(shù)學(xué)系任助教及講師。從1947年起,赴瑞士洛桑大學(xué)、國(guó)立高等工業(yè)學(xué)校和法國(guó)巴黎大學(xué)留學(xué),師從國(guó)際著名的數(shù)理邏輯大師貝爾奈斯(P.Bernays),研究數(shù)理邏輯和數(shù)學(xué)基礎(chǔ).1950年4月回國(guó)后,歷任南京大學(xué)副教授、教授,創(chuàng)建數(shù)理邏輯專(zhuān)業(yè),并長(zhǎng)期擔(dān)任數(shù)理邏輯教研室主任。他在大學(xué)時(shí)即對(duì)數(shù)理邏輯發(fā)生濃厚興趣,自學(xué)羅素的《數(shù)學(xué)原理》。到瑞士留學(xué)后,隨貝爾奈斯學(xué)數(shù)理邏輯,回國(guó)后主要工作亦在數(shù)理邏輯方面。已發(fā)表學(xué)術(shù)論文60多篇,學(xué)術(shù)專(zhuān)著20多本,科普論文20余篇,涉及到數(shù)理邏輯的基礎(chǔ)理論以及遞歸論、集合論、證明論等方面,提出若干新的見(jiàn)解。出版的主要著作有《數(shù)理邏輯導(dǎo)論》、《遞歸函數(shù)論》、《算法論》、《數(shù)理邏輯教程》、《遞歸論》、《公理集合論》和《遞歸算術(shù)>等。另外還有出版的譯著《數(shù)理邏輯基礎(chǔ)》、《遞歸函數(shù)論》、《形式語(yǔ)言及其與自動(dòng)機(jī)的關(guān)系》等。其中《數(shù)理邏輯導(dǎo)論》及《遞歸函數(shù)論》兩本專(zhuān)著曾在1978年獲全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng);《數(shù)理邏輯教程》獲全國(guó)優(yōu)秀教材獎(jiǎng),《質(zhì)點(diǎn)幾何學(xué)》獲全國(guó)城市出版社優(yōu)秀圖書(shū)一等獎(jiǎng);學(xué)術(shù)論文《高級(jí)函詞與約束詞本質(zhì)》及《自然推理系統(tǒng)》曾獲1980年江蘇省科學(xué)獎(jiǎng)。

莫紹揆在數(shù)學(xué)研究和數(shù)學(xué)教育的園地上辛勤耕耘了50余年,艱苦創(chuàng)業(yè),成績(jī)卓著,為他贏得了很高的榮譽(yù)。他的多項(xiàng)研究成果被載入一些國(guó)際著名的邏輯史專(zhuān)著中,他的許多論文受到了國(guó)內(nèi)外同行的重視與好評(píng)。他是我國(guó)第一批博士生導(dǎo)師,曾任中國(guó)數(shù)學(xué)會(huì)理事,中國(guó)邏輯學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng),江蘇省邏輯學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、名譽(yù)會(huì)長(zhǎng),《數(shù)學(xué)年刊》編委,《數(shù)學(xué)研究與評(píng)論》副主編,“現(xiàn)代數(shù)學(xué)叢書(shū)”編委。他還是美國(guó)“Associa-tion for symbolic logic”的成員,美國(guó)“Mathematical reviews”和德國(guó)“Zentralblattfr Mathematik”等雜志的評(píng)論員。

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