登陆注册
33390800000005

第5章 数学的逻辑方法(5)

判断是在概念基础上建立起来的思维形式。形式逻辑是从纯形式上研究判断的。把各类判断并列在同一水平上,只是机械地结合,并没有什么有机的联系。辩证逻辑所研究的判断是展开了的概念,它更充分地揭示事物的本质,全体和内部联系在辩证逻辑观点下的判断具有辩证性,判断具有内部矛盾性,辩证判断反映现实客观存在的矛盾关系。如“时间是连续的,又是不连续的”,“光是粒子又是电磁波”。在人们的认识过程中,判断在不断发展,从对现象外表的判断,发展为对本质的判断,然后再发展揭示事物本质和现象的统一判断。

推理是在概念和判断的基础上建立起来的思维形式。形式逻辑是从纯形式方面来研究推理的,由此得出各种推理规律,如三段论的推理规则是人们正确思维所遵循的思维规则,只要符合三段论的形式,推理的结论就可靠,违反三段论的形式,推理结论的可靠性就不能保证。显然这种推理是撇开了事物的具体内容而纯形式地进行研究的,这样推理形式是有固定格式的,而辩证逻辑研究的推理,不是纯形式,它不撇开事物具体内容,而对事物认识的深化去进行推理,在推理过程中也使用不同的思维规律。它是着重于事物间的对立统一,相互转化和联系的推理,因此它能较好地反映事物内部联系和转化,更深刻地认识世界,预见事物未来的发展。

在辩证逻辑观点下,推理具有辩证性,推理有自身内部矛盾,推理的实质是一个思维过程,在这个过程中,已知判断和新的判断存在矛盾关系和相互转化、依赖关系。例如三段论“大前提:任意三角形之内角和等于180°,小前提:∠A、∠B、∠C是△ABC的内角,结论:所以∠A+∠B+∠C=180°。”在形式逻辑上它是固定地按照三段论的格式的一种表达。但从辩证逻辑观点下,它是推理形式与内容结合的辩证推理,则这个推理是从一般向特殊转化的过程。因此,辩证逻辑的推理是具有运动和转化的推理。

辩证逻辑是以形式与内容相结合来研究思维、思维形式和思维规律的。辩证逻辑着眼于研究概念、判断和推理的内部矛盾,并以运动、变化和发展的观点认识事物的属性与其内部联系。它揭示事物在发展过程中存在的矛盾,从而认识事物的相互转化和发展规律,因此辩证逻辑是形式逻辑发展的高级阶段。

总而言之,以不同的观点研究思维,是形式逻辑与辩证逻辑的主要区别。两者之间的区别集中表现在形式逻辑的基本规律和辩证逻辑基本规律的不同。

形式逻辑的基本规律是同一律、矛盾律和排中律,这三条规律实质是维护抽象思维的同一性。因为同一律表示为“A=A”,即A与其自身同一;矛盾律表示为“A不是非A”,是从反面、否定方面表述自身的同一,也就是维护A与A自身的同一;排中律表示为“A或非A”,即要求A与非A有明确界限,实质上仍是维护A与其自身同一原则。所以同一律、矛盾律、排中律的实质就是抽象的同一性,它是以客观事物存在相对稳定性为根据,是人类认识世界的思维的概括,它不是事物本身的发展规律,而是思维所要遵守的规律。

辩证逻辑的基本规律是对立统一,质量互变和否定之否定等规律,这三条规律实质是要求思维保持具体同一性和对立统一性,也就是要思维以事物自身内部矛盾的运动、变化、发展的观点去把握对象,揭示事物发展规律,这些规律既是思维要遵守的规律也是事物发展所遵循的规律。

二、数学中的辩证逻辑关系

数学中的辩证内容是极其丰富的。数学中的辩证逻辑关系处处可见,数学的内部矛盾运动和对立统一是数学发展的巨大的动力。数学中的辩证逻辑关系表现是多方面的。从理论到实践,从抽象到具体,从代数到几何,从概念到运算,从有限到无限,以及从方法到技巧都充满了矛盾和相互转化。

1.数学的高度抽象性与广泛应用性的辩证统一

数学表现出高度抽象的形式,成为脱离外部世界的思维产物。数学的这种抽象只是形式上与现实相对立,而在内容深处仍与现实世界密切联系着,抽象程度越高的数学内容,它越更深刻反映着实现世界的真理,这一方面已被许多事实所证明。

例如,群论的诞生,它表面上是脱离了现实的一种纯数学抽象形式,但当由群的概念建立起来的理论应用于理论结晶学时,找出晶体所有可能的对称形式总共有230种。这种理论上的结论,经现代物理学观测和研究8000多种晶体结构,均符合数学理论的分析。从而客观地检验了群的客观真实性,这也充分证实数学的高度抽象与广泛应用性是统一的。

2.数学理论与实践的辩证统一

数学的发展遵循着实践-理论-实践的发展规律。数学理论是人们认识客观实际的主观思维产物。实践是人们认识世界和改造世界的客观活动,两者之间相互对立又相互依赖,处于统一体中。

由于数学自身矛盾运动,使它永远不会停留在一个水平上,在微积分理论完成后,数学又孕育着新的起点,非欧几何诞生和群的概念的建立,又使数学进入了现代数学历程,非欧几何的理论为物理学的飞跃预备了数学工具,物理学的相对论又为非欧几何提供了实际应用。数学的发展就是在这种循环中进行着。

当今的信息时代,无疑是以电子计算机的出现为开始。电子计算机的基础理论是数学,也就是数学的理论为时代的发展奠定了基础。电子计算机的发展迅速,不但影响数学的发展,也影响着各个领域的发展,包括生命科学都发生了质的飞跃,人们的工作方式,生活环境正在朝一个新的目标,发生根本性的变化,数学的理论与实践相结合正影响着人类的未来。

3.数学公理化方法与客观基础的辩证统一

数学公理化方法是现代数学科学技术发展中极为重要的方法,它是构建数学基础强有力的工具。数学公理化方法是数学抽象的一种有效形式,是数学自身发展的高度概括的表现,由于它是多层、多级的抽象思维产物,外表远离了客观实际,被人们错觉地认为是人们的“自由思想物”;然而,数学公理化方法从它的产生到现代数学广泛应用,都是与客观基础统一的。

数学形式公理化的初始,产生于公元前300年古希腊时期,以欧几里得的《几何原本》为其标志,它是形式逻辑学与数学相结合的典范。《几何原本》的公理化是建立在大量的客观几何经验和由客观事实形成的逻辑学的基础之上的。所以公理化方法的诞生源于客观实际。

数学公理化方法被广泛应用于整理和建立某一数学学科的逻辑方法,它常常在数学学科已有一定发展,而且积累了相当丰富的经验材料之后才成为可能,例如17世纪以来,人们积累了相当丰富的概率知识,经过数学家不断抽象概括,到20世纪初才完成概率论的公理化体系,可见某一学科的公理化是以客观实践为基础的。

现代数学的某些公理体系,虽然表现为数学上无法证明,作为人们设想的东西,但这些设想在其深处仍然有着客观基础,且被客观现实所检验。例如,非欧几何学是建立在人们设想的几何公理体系之上。但它在相对论中得到了应用,并由德国克莱因在欧几里得几何上成功地构造了数学模型,验证了非欧几何的相容性,可见通过公理化建立起来的非欧几何是客观真理的反映。

4.数学中几对重要的对立统一关系

数学是现实世界的物质与时空在人们的头脑中的反映。现实世界充满着矛盾,所以由数学抽象而成的量与形之间也充满着矛盾,正如恩格斯所指出:“不仅高等数学充满着矛盾,连初等数学也充满着矛盾”。数学中的对立、统一是多方面的。在数学概念方面有正与负,曲与直,平行与相交,已知与未知,常量与变量,有限与无限,连续与间断,连续与离散,精确与近似,精确与模糊,必然与或然。在数学运算方面有加法与减法,乘法与除法,乘方与开方,微分与积分,映射与逆映射,几何变换与逆变换,算子与逆算子等等,这些都是相互对立统一地处于数学体系中,成为数学发展的动力。

下面着重阐述中学数学中常见的几对对立统一关系。

(1)已知与未知

数学中的已知与未知是成对出现的,又是互为相对的,由未知向已知转化是数学问题解决的一个根本方法。数学的发展就是不断寻求由未知向已知转化的过程。数学中常用的待定法就是一种典型由未知向已知转化的方法。列方程解应用题的设元方法就是待定法的一种表现。现代数学中的同构、映射、变换等方法就是实现由未知转向已知的重要桥梁,分析法是数学中重要的方法,它的实质是由未知向已知寻求过渡的方法,而综合法则是由已知向未知过渡的方法。两者常交替使用,因而又叫综合-分析法。由上述可见,数学中的已知与未知的矛盾和它们的转化是数学发展的一个动因。

(2)常量与变量

常量是反映事物相对静止状态的量,而变量则是反映事物运动变化状态的量,它们之间相互对立又相互依赖,又在一定条件相互转化,它们的依赖和转化,在数学中表现为以下几个方面。

①常量与变量之间具有相对性

在研究某个问题过程中,某些量被视为常量,但从另一角度去研究时,它又被看作变量。这种同一个量在不同状态下可能为常量或可能为变量,在数学中是经常被运用的。例如在研究直线方程时,y=kx+b中,y,x是变量,当k,b为常量时,表示一条直线,当k为常量,b为变量时,表示平面上一族平行直线,当k为变量,b为常量时,表示一族过点(0,b)的直线,可见,常量与变量是相对的。

②变量借用常量来刻划

数学中的变量是反映客观事物的变化过程的量,要揭示这个量的本质属性,仅靠描述性的叙述是不够的,需要实现量化来刻划,这就要借助于常量来表达。例如,极限概念,它表示一个变量的某一种趋势,但如何反映变量an无限地接近极限A呢?人们经历了2000多年,才找到用常量来刻划这个过程。那就是存在N,当n>N时,有|an-A|<ε,在表达式中,N,n,A,ε都是常量,而an又是相对的变量。通过这种数量关系,成功地揭示了极限过程。运用常量来刻度变量是数学思想方法的一大突破,是辩证关系的重大运用。

③通过变量研究常量

在数学研究过程中,有时需要确定某个量在某一状态下的值,这个值相对地是一个常量,利用常量与变量的辩证关系,可以先设这个量为一个约束条件下的变量,然后使它达到确定的状态,进而求得问题的解答。这样的化常量为变量的研究方法在数学中是常用的。其中以求极值问题为典型。

例如,半径为R的圆,内接一个矩形,问当矩形的长与宽为何值时,其面积最大。显然矩形面积达到最大值是一个常量,为求这个常量,可先化为变量研究。

(3)曲与直

曲与直是两种不同的图形,在几何图形中曲与直的区别是极其明显的。直线的曲率为0,曲线的曲率不为0,但在研究曲线与直线问题时,曲与直是相互转化的,通常由于直线和直线形的性质易于掌握,因此,化曲为直成为数学研究的一种思想方法。这种方法在数学中的例子很多,其中古代计算圆周率的方法是一个很好的范例。

(4)有限与无限

在人类认识现实世界过程中,最先接触的是有限的物质和时空,然后逐步接触和认识无限的时空。经过数学思维的加工,构成数学中的有限量与无限量。有限量与无限量在本质上是有很大区别的。有限量的许多性质对于无限量是不适用的。如有限个量之和,一个公式可交换和结合,但对于无限多个量之和不一定能交换和结合。如a1+a2+…+an可交换和结合,但对于无限多个量之和不一定能交换和结合。如:

11·3+13·5+15·7+17·9+……=12。但

11·3+13·5+15·7+17·9+……

=(11-23)+(23-35)+(35-47)+(47-59)+……

≠1-(23+23)-(35+35)-(47+47)-……

=1

又如:作为无限集的自然数集{1,2,3,…}与它的子集奇数集{1,3,5…}是对等的,其基数相同,但有限集与其真子集是不对等的。

虽然无限与有限在本质上有差异,但它们在数学体系中是对立统一的,它们相互依赖,在一定条件下互相转化。例如用有限量去逼近无限量是数学中常用的思想方法,这在变量与常量的关系中已叙述了。用有限量来刻划无限量在平面几何中的一个例子就是两直线平行的判定定理。两直线被第三条直线所截,同位角相等,则两直线平行。

用无限量来表示有限量也是数学研究的一种基本方法,其中以函数在某一点用级数展开为最典型。

(5)连续与不连续

数学中描述的量有两类,一类是描述静止状态的量,另一类是描述运动变化的量,它们反映着两种不同的情况:连续与不连续,虽然连续与不连续在本质上是有很大差异的,但在一定条件下相互转化。

人类在认识了离散的自然数、整数之后。逐步认识有理数。虽然有理数不再是离散的,但还不是连续的。只有当揭示实数的本质属性之后,才认识到实数具有连续性,才真正理解实数与数轴上的点一一对应,数轴上的实数点之间没有任何间隙(天衣无缝)、实数的这种完备性是由三位数学家维尔斯特拉斯,戴特金。康托分别用不方式完成。其中以戴特金分割为最形象直观。他将一切有理数分为两类:A与B,其中B中任一元素都大于A中任一元素。这样的划分只能出现3种情况,(1)A中有最大元;(2)B中有最小元;(3)A中无最大元,B中无最小元,于是(1)和(2)确定一个有理数,而(3)就确定一个无理数。由这样分割可知实数是连续的,中间没有任何间隙。实数的连续性的另一表达形式就是任何一个无穷递缩闭区间套序列确定唯一的一个实数。这是从无穷变量方面去刻划实数的方式。

数学中的连续与不连续,除了在数的性质反映外,还有在函数、方程、曲线等方面的反映。在数学分析中,在研究函数性质上,可以看到连续与间断、连续与离散之间在一定条件下相互转化,例如:若函数f(x)在区间\[a,b\]中除点x=c,c∈\[a,a\]外均连续,而f(x)在点x=c的左、右极限存在且等于P,那么取f(c)=p,则f(x)在区间的\[a,b\]为连续函数。间断点x=c,转化为连续点。这是化间断为连续的一种常用方法。类似于这样的处理方法还有很多。

以上仅对数学中常见的对立统一关系作简要的叙述。此外还有不少的对立统一关系。如必然与或然,精确与模糊等。

5.数学方法的辩证统一

同类推荐
  • 新课标课外快乐阅读丛书——快乐心灵的名人故事

    新课标课外快乐阅读丛书——快乐心灵的名人故事

    快乐阅读,陶冶心灵,这对于提高广大中小学生的阅读写作能力,培养语文素养,促进终身学习等都具有深远的意义。现代中小学生不能只局限于校园和课本,应该广开视野,广长见识,广泛了解博大的世界和社会,不断增加丰富的现代社会知识和世界信息,才能有所精神准备,才能迅速地长大,将来才能够自由地翱翔于世界的蓝天。
  • 学校怎样组织学生阅读科学故事(下)

    学校怎样组织学生阅读科学故事(下)

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。
  • 给小学生讲国学常识

    给小学生讲国学常识

    国学是国家和个人立国立命的根基。本书紧密结合小学生的实际需求,从小学生的知识结构、接受特点和兴趣出发,精心选材,遴选出一些有代表性和权威性的国学知识精粹,以流畅的语言、深入浅出的讲解方式娓娓道来,力求拉近小学生与国学之间的距离,为大家学习和了解国学知识搭建一个良好的平台。
  • 鲁院作文:中国少年作家班优秀作品选(高中版)

    鲁院作文:中国少年作家班优秀作品选(高中版)

    现在时兴新概念作文,它突破了传统作文的模式,拓宽了作文的原有概念。是一种全新大胆的尝试。《鲁院作文》是中国少年作家班的优秀作品集,其作品着眼于学生综合素质的提高,作文写作增加了知识的含量、生活经历和人生体会,不论是内容还是形式都有别于传统作文。本套丛书分为小学版、初中版、高中版三册,收纳了优秀作品400余篇,供广大中小学生学习和鉴赏,相信同学们能从中找到写作的真谛。
  • 学会安全自救(实用生活文库)

    学会安全自救(实用生活文库)

    本书分生活导入、生活链接、生活指南三个板快,从电梯“休克”、智斗劫匪、夜半起火等方面向读者介绍紧急避险的常识。
热门推荐
  • 水上帝国

    水上帝国

    近代史的战火迷离了双眼,血淋淋的过去不忍一页页细览。孤身离座,凭栏遥看,一叶去舟飘零,千里无云,万里河山。大厦将倾谁能力挽?干将的锤声叮当的远,淬火的战剑冷若霜寒,铁马冰河星夜间,凌烟阁内闻感叹,英雄自古出少年,驱夷寇,志更坚。不复中华誓不还!本书已A签,郑重承诺:绝不太监!敬请亲们放心大胆收藏、推荐。给熬夜写稿的我,添些93#汽油嘛!每天至少两更,周末根据票票情况爆发!^-^祝亲们快乐每天!书群:10226976欢迎推荐,欢迎收藏,欢迎入群,欢迎讨论。
  • 我怎么可能可爱呢

    我怎么可能可爱呢

    一次昏迷,清冷出尘惊才艳艳的无双公子变成逛花楼,玩世不恭的纨绔少爷。“我曾经不知我为何要收集这些情报,但现在我知”我要倾尽所有,奉你为王一朝冲破封印,一向爱调戏美人玩世不恭的殿下变成了面无表情,清清冷冷的人。“我可能不如你对我的感情那般,我不懂爱也不会爱,但”我会守护你,护你一生顺遂安康……“我真是太傻,我为何现在才知道。我的一切灾难都因你而起,你说要我如何谅解你!”“白逸下落不明,生死不知又干我何事?”
  • 你不宠我谁宠我

    你不宠我谁宠我

    夏子瑾在二十八岁遇到了阮玉,从此让他的人生发生了翻天覆地的变化。他说:“如果当时你没有发表那番我非人类正宗品的高论,不知道今天的你和我又会怎样?”说完他又一笑,就算没有那番高论,他想自己以后还是会被她“折服”。当事人只是翻了一个白眼,默默的吐出两个字“靠之”
  • 冷王的囚奴

    冷王的囚奴

    一次穿越,本以为可以回去,却被人利用,入宫为后,陷入宫廷纷争,等大局已定,他说好让她自由,最后却将她囚禁!当她浴血冲出皇宫,他才知道,原来他从来没有了解过她!情节虚构,切勿模仿。
  • 我变强靠做善事

    我变强靠做善事

    五年,五年!你知道我这五年是怎么过的吗?每天担惊受怕,心惊胆战,好不容易混成商业大佬了,你才出现啊!出现也就罢了,你还给我带个boss过来干什么?差点要我命啊!……………………京城商业巨头方鹤,终于等来了期盼已久的金手指——系统,却没想到是这样的结果。
  • 重生之绝色毒妃

    重生之绝色毒妃

    她是21世纪的王牌杀手,他是古时候的冷漠王爷。当他们俩相遇时,冷漠王爷爱上王牌杀手,冷漠王爷怎么进入她那颗被背叛而受伤的心。
  • 修真之家族崛起

    修真之家族崛起

    自吹自擂没意思,把读者评价发出来:读者甲:前面有点毒,但不影响阅读体验!读者乙:写的很好,作者君加油,一直支持!读者丙:大大加油,写的很好,有成神的潜力!……[本书书友群1082479826]欢迎读者进来畅聊!
  • 疯魔纪元

    疯魔纪元

    新纪元凶兽横生的年代,陈峰家人,为兄弟,为爱人。不畏艰险,与强者对抗,与凶兽搏斗,最终站在了世界的巅峰成为了不朽的传说。
  • 两栖爬行动物的风姿

    两栖爬行动物的风姿

    两栖爬行动物是动物世界中重要的组成部分,是动物进化过程中重要的印迹。无论是在茂密的森林,还是在无边无际的荒原都有它们的身影。本书将为你揭开两栖爬行动物世界的神秘面纱,让你一览它们的无限风姿。
  • 【执爱之女】莞兰公主

    【执爱之女】莞兰公主

    离开拥有万千宠爱的世界,与自己爱的人浪迹天涯是需要怎么样的勇气与执念。这一路遇见了多少人,经历了多少艰辛,最终却不得不服从命运的安排。他想带她离开,永远的离开束缚与煎熬。莞兰却知道自己永远也做不了他心底那个女人,即使自己的爱不比她少。这份坚定执着的爱,究竟要到什么时候,才能真正的开始呢?