数学,终究是永恒的。别的不说,宇宙毁灭,人类消亡,万物归零,2×3=6依然成立,√2依然是无理数。
很多人喜欢争论数学是人类发明的还是客观存在的,结果是自然给出了回答:不管有没有人,数学就在那。
几百万年前,蝉就用上了数学。它们在地下蛰伏的时间是素数年数,这不是巧合,而是进化出的生存策略。为什么?因为这样能最大限度避开捕食者的周期性出现。素数,这个看似高深的概念,早在自然界里被验证得透透的。
蜜蜂建巢,六边形。物理上,六边形是最省材料、最省空间的二维填充结构。这件事人类用上了400年才证明,蜜蜂早就用得得心应手。
松果、向日葵的种子排列,近乎完美地接近黄金分割。黄金分割是x² - x - 1 = 0的解,人类学会用斐波那契数列去逼近它,但植物们一直在用,不需要人类解释。
数学不需要人类的许可。宇宙的基本对称性,粒子的量子特性,全都逃不脱群论和复数模的控制。人可以消失,数学不会变。
这就是数学。
数学的另一重特性:时间对它无效。
欧几里得,公元前300年,证明了素数无穷。至今无可撼动,今天的学生依然在学他的证明。换句话说,2300年前一个人的思维,今天还能完整复现。这在其他学科里基本不可能,历史被篡改,科学被推翻,社会理论被重写,只有数学,证明了就是证明了,真理就是真理。
不是没人试图挑战数学定理,但数学的体系有个强大的机制:所有新的理论,都只能建立在旧的真理之上。科学可以颠覆,数学只能扩展。
许多人学数学的经历是这样的:好不容易想出个新公式,兴冲冲去查,发现18世纪某个无名数学家已经证明过了。
数学也不在乎空间。地球上任意时刻,一定存在两点,气温和气压完全相同。这不是假说,这是拓扑学的结论。不管是地球,还是四维宇宙里的某个星球,这条定理都不会变。
π的计算,更是让所有生物、所有文明、所有宇宙的数学家都站在了同一条起跑线上。任意一个圆,周长除以直径,都是π。地球人算,π;外星人算,还是π。太阳系炸了,π依然是π。
做数学不需要什么设备。阿基米德在沙滩上写,笛卡尔躺床上想,你拿根铅笔写在纸上,没差。数学不挑地方,不挑环境,只要大脑运转,随时随地可以搞。
它也不挑人。数学对文化、性别、宗教,一视同仁。你是中国人,美国人,非洲人,穆斯林,基督徒,无神论者,数学不管。你是男是女,数学不在乎。你有一个新定理,能证明,就能被接受。
当然,历史上人类自己给自己设限,女性数学家被打压,非主流学派被排挤,但数学本身从来没有门槛。数学家们决定数学的发展方向,但数学不归任何人所有。
数学也是少数真正客观的东西之一。别的学科,一直在推翻自己。天文学,地球从宇宙中心变成了绕太阳转的小行星;物理学,从牛顿到爱因斯坦再到量子力学,每一步都改写过去的理论。数学呢?2000年前的定理,今天照样能用。
数学像一座城堡,底下是公理,往上是定理和证明,所有新知识都只能在已有的体系上搭建。谁要推翻基础,整个大厦都要重建,这几乎是不可能的。数学的底层逻辑不变,一旦被证明的东西,永远成立。
这座城堡的地基,就是一套被接受的公理。问题是,连数学家们自己都证明了:我们永远无法确知这些公理的稳定性。数学自己也有不确定性,这是个悖论,但也是现实。
数学是文明的隐形基石。从数数、测量、计时开始,到今天的计算机、智能手机、人工智能,全都是数学在背后支撑。物理学离不开数学,金融市场离不开数学,密码学更是数学的战场。
时间的循环,13点就是1点,这叫模12运算。现代密码学,质数、椭圆曲线、离散对数,全是数学定理在撑着。
数学的影响,远比人们想象的深远。欧几里得证明素数无穷的时候,肯定想不到后来的密码学;欧拉18世纪的公式,今天拿来研究黑洞;拉马努金20世纪初的数学发现,后来被用在弦理论里。
数学家们往往不知道自己的研究有什么用,但历史不断证明:重要的数学,迟早会找到用武之地。
来自:老胡科学
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