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数学与科学关系的历史变迁

已有 12422 次阅读 2009-11-29 03:09 |个人分类:科普作品|系统分类:科普集锦| 数学, 历史, 科学, 关系, 变迁

    “数学是人类智慧皇冠上最灿烂的明珠”,素有科学中的女王之称。数学因其严密的逻辑、复杂而又简明的表现形式,历来备受众科学家的推崇。从狭义科学和广义科学两种不同的标准来看,数学既属于科学,又不属于科学,这种特殊的定位使得数学在科学发展史中的地位和作用变得非常复杂,可谓“说不清,理还乱”。

    从中世纪至20世纪,虽然化学等学科也沾一些边,但物理学几乎成为科学的代名词。在物理学主宰科学的那个较长的历史时期,数学对于科学的创立和推动有着不可估量的巨大作用。在物理学的发展史上,包括伽利略、牛顿、爱因斯坦等多个科学大师,物理学的一次次伟大的革命无不是受了数学的巨大恩赐,可以说以物理学为代表的现代科学大厦直接就是在数学的推动中建立起来的。数学与现代科学的发展交融一体,作为与科学紧密嵌合的一部分,以至于让我们模糊了数学与科学的严格界限。毫无疑问,数学是名副其实的科学女王。

    然而,随着物理学地位的下降,生命科学地位的上升,当生命科学逐渐代替物理学成为自然科学的主导,数学与科学的关系开始发生悄然的变化。由于生命系统极其复杂,生命科学研究的模式已大不同于物理学。以博物学为代表的早期生物学研究直接是基于自然语言的观察描述。对于后来逐渐兴起的各个生命科学如生理学、解剖学、生物进化、遗传学、病毒学、免疫学等,虽然部分学科也越来越多地运用到数学,但生命科学的主体却是直接建立在实验的基础上。到了当代,分子生物学、细胞生物学、基因组学、系统/合成/整合生物学的实验平台的硬件依赖性更加明显。虽然数学在生命科学中的地位不容忽视,部分学科也仍然或必须倚重于数学,但在整体趋势上,与理论物理的发展历史不同,生命科学的发展不再由数学直接推动。在生命科学主导自然科学的21世纪,我们发现数学在生命科学中的地位与之前在物理学中的地位已然不同,重要性已经被大大地消弱。随着更多主流实验科学的兴起,数学与科学的关系不再是绝对的水乳交融,甚至部分学科几乎完全不用数学。在整个宏观科学体系中,数学作为工具的地位日渐突出,与科学的界限不再完全模糊。

    经历多年之后,我们才发现这样一个朴素的道理,自然就是自然,现象就是现象,作为自然科学研究的对象,它是真真实实的客体,它不是教科书上那些完美的公式。而那些完美的数学公式只是让我们用最美妙的符号来描述我们奇妙的世界,只是帮助我们以更简洁的方式从纷繁复杂的现象中认清我们周边世界的本质。科学就是科学,数学就是数学,数学并不比其他学科高贵,数学也不代表全部的研究手段,数学在整个科学体系中的终极地位就是给予科学最简明、最高效的表达手法,就是为我们提供一种认识和描绘世界的最精确、最美妙的工具。

    差点忘了,数学还可以为某些人提供优越感和饭碗!哎哟——谁的鸡蛋?



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2 唐小卿 柳东阳

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