第24章 于流變中執(zhí)永恒,于現(xiàn)象中求法則
709.現(xiàn)代函數(shù)論——這一人智純?nèi)粍?chuàng)造中最宏偉的成就。
——C.J.凱瑟
《科學(xué)、哲學(xué)與藝術(shù)演講集》(紐約,1908年),第16頁(yè)
近世函數(shù)之論,誠(chéng)人類(lèi)智巧所鑄,最為莊偉之業(yè)也。
——C.J.凱瑟
《格致哲學(xué)藝術(shù)講錄》(紐約,1908年),頁(yè)十六
710.若讓過(guò)去的數(shù)學(xué)家,如阿基米德甚至笛卡爾,審視如今的幾何學(xué)領(lǐng)域,最先令其震撼的特征必是其非具象性。有整類(lèi)幾何理論不僅無(wú)需模型與圖解,甚至(看似)完全不依賴(lài)空間直覺(jué)。這主要源于分析研究工具相較純幾何方法的強(qiáng)大力量。
——愛(ài)德華·卡斯納《幾何學(xué)當(dāng)前問(wèn)題;美國(guó)數(shù)學(xué)會(huì)通報(bào)》,1905年,第285頁(yè)
設(shè)使阿基米德、笛卡爾之倫,觀今世幾何之學(xué),必驚其虛玄。蓋今世幾何諸論,不恃圖式,不假直觀,超然于形骸之外。此無(wú)他,析理之器精于古法,故能臻此妙境也。
——愛(ài)德華·卡斯納《幾何時(shí)務(wù);美邦算學(xué)會(huì)刊》,1905年,頁(yè)二百八十五
711.歐幾里得的命題皆獨(dú)立存在,從不明示與其他命題的聯(lián)系,亦不闡述證明中的核心思想,更無(wú)普適原理可言。而現(xiàn)代方法恰恰相反,最重視貫穿整體的主導(dǎo)思想;相較于單獨(dú)命題,更傾向于給出能將整組定理統(tǒng)攝于同一視角下的普適原理。整體趨勢(shì)皆指向一般化。直線(xiàn)被視作完整存在——向兩端無(wú)限延伸,而歐幾里得始終謹(jǐn)慎,只承認(rèn)有限量。事實(shí)上,對(duì)無(wú)限的處理正是兩種方法的另一根本差異:歐幾里得回避無(wú)限,現(xiàn)代數(shù)學(xué)則系統(tǒng)性引入無(wú)限,因唯有如此方能實(shí)現(xiàn)一般化。
——阿瑟·凱萊《大英百科全書(shū)》(第9版),“幾何學(xué)”條目
歐氏之學(xué),命題孤峙,不彰其聯(lián);證理之要,秘而不宣;通例大法,概乎未聞。今世之術(shù),則重統(tǒng)攝之思,尚一貫之理,總?cè)貉砸詾樽冢蔷杏谝晦o。其旨?xì)w在求其博。今世視直線(xiàn)者,向兩端而無(wú)極;歐氏則謹(jǐn)守有限之量,未嘗越雷池一步。此二者于“無(wú)窮”之辨,實(shí)古今殊致之樞要也。歐氏避之若浼,今世納為圭臬,蓋非此無(wú)以成其廣。
——阿瑟·凱萊《大英百科全書(shū)》(第九版),“幾何”篇
712.這正是現(xiàn)代幾何相較古代幾何的最大優(yōu)勢(shì)之一:通過(guò)考慮正負(fù)量,可在單一表述中涵蓋定理因圖形各部分相對(duì)位置變化而呈現(xiàn)的多種情形。例如在當(dāng)代,阿波羅尼奧斯《論定截線(xiàn)》兩卷中構(gòu)成83個(gè)定理研究對(duì)象的9個(gè)主要問(wèn)題及眾多特殊情形,如今僅構(gòu)成一個(gè)可由單一方程解決的問(wèn)題。
——M.沙勒《幾何學(xué)史》,第1章,第35節(jié)
今世幾何勝于古者,其要一焉:以正負(fù)之術(shù),賅定理之變。一辭之中,盡包圖形異位之諸態(tài)。昔阿波羅尼奧斯《論定截線(xiàn)》二卷,以八十三理析九題,旁及眾例;今世以一方程解之,歸為一題,可謂簡(jiǎn)易而得要矣。
——M.沙勒《幾何史》,首章,三十五節(jié)
713.歐幾里得始終將直線(xiàn)視為兩點(diǎn)間所畫(huà)線(xiàn)段,且會(huì)謹(jǐn)慎說(shuō)明何時(shí)將其延長(zhǎng)至線(xiàn)段之外。他從未將直線(xiàn)視為預(yù)先作為整體存在的實(shí)體。這種謹(jǐn)慎的定義與限制——以排除非感官直接可察的無(wú)限——是希臘人在所有活動(dòng)中的典型特征。這一特征既體現(xiàn)在希臘建筑與哥特建筑的差異中,也體現(xiàn)在希臘宗教與現(xiàn)代宗教的區(qū)別里。哥特式大教堂的尖頂與現(xiàn)代幾何中無(wú)限直線(xiàn)的重要性,皆象征著現(xiàn)代世界的變革。
——A.N.懷特海《數(shù)學(xué)導(dǎo)論》(紐約,1911年),第119頁(yè)
歐氏論線(xiàn),必始于兩點(diǎn),其延也必明言。未嘗以線(xiàn)為渾然全體。如此審慎,限定畛域,屏感官未逮之無(wú)窮,此希臘人立事之通性也。觀乎希臘、哥特之構(gòu),古今宗教之異,皆可征焉。哥特教堂之尖頂,今世幾何之無(wú)線(xiàn),皆為世道遷變之征也。
——A.N.懷特?!端銓W(xué)啟蒙》(紐約,1911年),頁(yè)百一十九
714.古希臘的幾何問(wèn)題與定理總是涉及確定的、往往相當(dāng)復(fù)雜的圖形。如今,這類(lèi)圖形中的點(diǎn)和線(xiàn)可能呈現(xiàn)出許多不同的相對(duì)位置,古人會(huì)對(duì)每一種可能的情況分別加以考慮。相反,當(dāng)代數(shù)學(xué)家會(huì)讓圖形相互生成,并習(xí)慣于將它們視為可變化的;通過(guò)這種方式,他們借助負(fù)量和虛量將各種情況盡可能地結(jié)合統(tǒng)一。例如,阿波羅尼奧斯在其《論比例截線(xiàn)》兩卷中探討的問(wèn)題,如今用一種普遍適用的構(gòu)造方法就能解決;而阿波羅尼奧斯則將其分成八十多種僅因位置不同而變化的情況。正如赫爾曼·漢克爾恰切指出的,古代幾何為了表面的簡(jiǎn)單性,犧牲了原理統(tǒng)一的真正簡(jiǎn)單性;它以承認(rèn)幾何形式在所有變化和感官可呈現(xiàn)位置中的關(guān)系為代價(jià),換來(lái)了瑣碎的感官可呈現(xiàn)性。
——特奧多爾·賴(lài)耶
《古今綜合幾何;德國(guó)數(shù)學(xué)家協(xié)會(huì)年報(bào)》,第2卷,第346-347頁(yè)
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古希臘幾何命題,常關(guān)乎具體圖形,甚者構(gòu)造繁復(fù)。圖中諸點(diǎn)線(xiàn),位置變化多端,古人必逐一分疏。今世算家則不然,善使圖形相生相變,以變量視之,更借正負(fù)、虛數(shù)之法,匯諸例為一統(tǒng)。如阿波羅尼奧斯《論比例截線(xiàn)》兩卷所論之題,今世以一法通解;而古人則析為八十余例,僅因位置差異便各自為論。誠(chéng)如赫爾曼·漢克爾所言:古之幾何,為求表面簡(jiǎn)明,反失原理統(tǒng)一之真簡(jiǎn);寧取感官可察之淺近表象,而棄幾何形相變易之深層關(guān)聯(lián)——雖其位可辨于目,然其理未通于神。
——特奧多爾·賴(lài)耶《古今綜合幾何論;德意志算家協(xié)會(huì)年報(bào)》,第2卷,第346-347頁(yè)
715.眾所周知,中學(xué)規(guī)定的數(shù)學(xué)本質(zhì)上是歐幾里得式的,而讓我們深入理解自然機(jī)制和規(guī)律的,是現(xiàn)代數(shù)學(xué)、函數(shù)論和微積分。歐幾里得數(shù)學(xué)確實(shí)是函數(shù)論的前提,但就像一個(gè)人雖然學(xué)了拉丁語(yǔ)名詞和動(dòng)詞的屈折變化,卻未必能讀懂拉丁作家的作品,更不用說(shuō)欣賞賀拉斯的妙處一樣,歐幾里得數(shù)學(xué),也就是中學(xué)的數(shù)學(xué),無(wú)法開(kāi)啟自然及其規(guī)律的大門(mén)。歐幾里得數(shù)學(xué)假定數(shù)學(xué)形式是完整且不變的;它以適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確