數(shù)學(xué)與科技創(chuàng)新

摘 要:現(xiàn)代科技的發(fā)展離不開數(shù)學(xué)，數(shù)學(xué)的發(fā)展也不斷隨著科技的進(jìn)步充實(shí)發(fā)展，本文簡(jiǎn)單概括了一些數(shù)學(xué)對(duì)于科技創(chuàng)新所產(chǎn)生的意義以及數(shù)學(xué)在人們?nèi)粘Ｉ钪须x不開數(shù)學(xué)的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)科技創(chuàng)新科學(xué)

中圖分類號(hào):G4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)08(a)-0166-01

“科技創(chuàng)新”是現(xiàn)在使用頻率很高的一個(gè)詞，那么究竟怎樣去創(chuàng)新，或者創(chuàng)新所具備的思想品質(zhì)應(yīng)該怎樣形成，這才是問(wèn)題的關(guān)鍵，或者說(shuō)是人們應(yīng)該關(guān)注的。就象“神七”上天并順利返回，我們?cè)S多人關(guān)注點(diǎn)為宇航員是英雄，如許多家長(zhǎng)鼓勵(lì)小孩，努力學(xué)習(xí)，長(zhǎng)大當(dāng)航天員等。其實(shí)，人們更應(yīng)該關(guān)注的是將宇航員送上天的那些從事設(shè)備研究、設(shè)計(jì)、制造，新材料研制及應(yīng)用諸方面的科研人員與工作人員，從向他們學(xué)習(xí)的角度講，更應(yīng)關(guān)注科研人員成長(zhǎng)的道路和成長(zhǎng)的環(huán)境，以及為祖國(guó)科技進(jìn)步所做的奉獻(xiàn)精神。

現(xiàn)代科技的發(fā)展，實(shí)際上是人類綜合應(yīng)用各方面知識(shí)的結(jié)果，而應(yīng)用的核心知識(shí)，或者說(shuō)從理論到實(shí)踐的確立上，都離不開對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的依賴與應(yīng)用，而數(shù)學(xué)的發(fā)展，也都是在人們解決科研、生活中遇到的實(shí)際問(wèn)題得到啟發(fā)中推進(jìn)，不斷隨著科技的進(jìn)步充實(shí)發(fā)展。牛頓的運(yùn)動(dòng)定律的得出，就在于他應(yīng)用了當(dāng)時(shí)他所發(fā)明總結(jié)的微積分知識(shí)，并歸納總結(jié)前人的許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果;對(duì)電磁學(xué)作出巨大貢獻(xiàn)的麥克斯韋，得益于他大學(xué)對(duì)數(shù)學(xué)的專門學(xué)習(xí)及留校的任教，之后又在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)分析了當(dāng)時(shí)電流知識(shí)，而得出了著名的麥克斯韋方程，即一組偏微分方程組，并預(yù)言了電磁波的存在，確認(rèn)光也是一種電磁波。19世紀(jì)80年代，俄國(guó)結(jié)晶學(xué)家費(fèi)得洛夫用數(shù)學(xué)中群論作為工具，解決了結(jié)晶學(xué)的基本問(wèn)題之一——規(guī)則空間點(diǎn)系的分類問(wèn)題。得出晶體的微觀對(duì)稱性可以用230個(gè)空間點(diǎn)群來(lái)表示，現(xiàn)代物理觀測(cè)研究了8000種以上的晶體，均符合費(fèi)得洛夫的理論分析。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)明，其核心原理就是數(shù)學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，還有現(xiàn)代許多醫(yī)療器械的發(fā)明，也都有數(shù)學(xué)原理的指導(dǎo)作用，現(xiàn)代數(shù)學(xué)教育的目標(biāo)之一，應(yīng)該使人養(yǎng)成良好的數(shù)學(xué)思維習(xí)慣，培養(yǎng)嚴(yán)格細(xì)致的數(shù)學(xué)思想，形成科學(xué)的邏輯推理能力。

縱觀我國(guó)古代(及整個(gè)東方社會(huì))科技的發(fā)展，歷史上的許多創(chuàng)造發(fā)明，以器物的制造和應(yīng)用為例，幾乎沒(méi)有留下什么現(xiàn)代可借鑒的數(shù)據(jù)、圖像資料，這無(wú)疑反映了中國(guó)古代科技的缺陷。現(xiàn)在我們粗略分析一下，中國(guó)傳統(tǒng)文化輕視數(shù)學(xué)，不重視制造技術(shù)，而偏重于社會(huì)學(xué)科的發(fā)展。現(xiàn)代數(shù)學(xué)中的邏輯推理，古代中國(guó)思想體系中是很少闡述的。以器物制造為例，近代西方的工業(yè)革命，大規(guī)模的機(jī)器制造與應(yīng)用，從傳統(tǒng)幾何學(xué)發(fā)展出來(lái)的畫法幾何再到機(jī)器制造離不開的圖紙產(chǎn)生——機(jī)械制圖學(xué)科的發(fā)展與應(yīng)用，無(wú)疑發(fā)揮了很大的作用，恰恰從傳承的角度看，少了類似機(jī)械制圖的學(xué)科，因而造成我們只知其物在某某朝代已出現(xiàn)，而形狀尺寸如何就不得而知了。

數(shù)學(xué)是對(duì)廣闊自然世界某些方面的概括總結(jié)，這是人們的共識(shí)。如自然界的生物幾何形體，在表面積一定的情況下，則一定存在最大的容積;在容積一定的情況下，則一定存在著表面積最小的形狀。這一結(jié)論與數(shù)學(xué)中和為常數(shù)，積存在最大值;積為常數(shù)時(shí)，和存在最大值的不等式結(jié)論有著很好的對(duì)應(yīng)聯(lián)系。數(shù)學(xué)中的結(jié)論，并不只局限于簡(jiǎn)單的幾何應(yīng)用，如自然界的蜂房，從數(shù)學(xué)角度分析，不僅有條理，有對(duì)稱，而且最省材料，其結(jié)構(gòu)形式空間最大，總之是最經(jīng)濟(jì)的。對(duì)于人類建筑、制造方面的啟迪，只有從數(shù)學(xué)角度搞清結(jié)構(gòu)的情形下，才有用處，否則，我們只能停留在蜜蜂的水平上了。從中國(guó)古代的數(shù)學(xué)與科技的發(fā)展形式看，中國(guó)古代數(shù)學(xué)是建立在籌算的基礎(chǔ)上，且是以計(jì)算具體的問(wèn)題為基礎(chǔ)，發(fā)展到元代，珠算的興起，籌算被取代了，隨之，以籌算為基礎(chǔ)建立的數(shù)學(xué)體系也被人忽視了，尤其是忽視了許多重要的數(shù)學(xué)思想方法。珠算的日益成熟，在以農(nóng)耕文化為主的中國(guó)古代，簡(jiǎn)單的計(jì)算盡可以應(yīng)付自如，從數(shù)學(xué)發(fā)展角度和科技發(fā)展水平來(lái)看，中國(guó)從此走上了以簡(jiǎn)單計(jì)算為主的數(shù)學(xué)與科技發(fā)展之路，嚴(yán)重影響了中國(guó)古代許多重要數(shù)學(xué)成果的繼承與發(fā)揚(yáng)。無(wú)論從經(jīng)濟(jì)發(fā)展還是科技發(fā)展，都使中國(guó)逐漸落后于世界發(fā)達(dá)國(guó)家。

“五四運(yùn)動(dòng)”以后，在中國(guó)人的字典里又多了一個(gè)詞——“科學(xué)”，為了追求真理，探索科學(xué)，我們數(shù)代人為之奮斗不息。在中國(guó)共產(chǎn)黨的領(lǐng)導(dǎo)下，中國(guó)人站立了起來(lái)，逐步走向全民族的繁榮。今天以“科技創(chuàng)新”的主導(dǎo)，發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的方針，也必將引導(dǎo)我們開創(chuàng)新的繁榮，形成全民族的富強(qiáng)昌盛。歷史的經(jīng)驗(yàn)值得我們每一個(gè)人深思和汲取，對(duì)任何事物的發(fā)展，我們必須了解它的過(guò)去、現(xiàn)在，這樣才能預(yù)見(jiàn)它的未來(lái)。

歷史常常有驚人的相似之處，但這種相似，卻由于人們思維方式的不同，影響到結(jié)果的截然不同。計(jì)算機(jī)的發(fā)明，其中萊布尼茲對(duì)中國(guó)陰陽(yáng)八卦形式的發(fā)現(xiàn)解釋有很重要的聯(lián)系，但中國(guó)的“陰陽(yáng)”學(xué)說(shuō)，僅限于對(duì)易經(jīng)等的解釋。同樣的形式，沒(méi)有形成現(xiàn)代意義上的“二進(jìn)制”應(yīng)用。現(xiàn)在有許多中國(guó)人認(rèn)為計(jì)算機(jī)的發(fā)明與中國(guó)古代的陰陽(yáng)八卦有關(guān)，實(shí)際上如同認(rèn)為墨魚是煙霧彈的發(fā)明一樣;計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)實(shí)際上是數(shù)學(xué)、電子、材料學(xué)等知識(shí)綜合應(yīng)用的結(jié)果。珠算被發(fā)明后，進(jìn)而連同以籌算為基礎(chǔ)所形成的數(shù)學(xué)思想、方法在我國(guó)古代也拋棄了。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)功能的日益強(qiáng)大，也使人們對(duì)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)產(chǎn)生了不小的沖擊。就計(jì)算機(jī)的應(yīng)用而言，它涉及的范圍越廣，所需的數(shù)學(xué)知識(shí)就會(huì)越多。“創(chuàng)新”的基礎(chǔ)是應(yīng)用科學(xué)，發(fā)展新技術(shù)是為了更好的社會(huì)發(fā)展，無(wú)論是創(chuàng)新也好，還是更新技術(shù)，其基本點(diǎn)應(yīng)該是數(shù)學(xué)思想方法的廣泛應(yīng)用。人類創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)應(yīng)該是:對(duì)自然界和社會(huì)中的各種現(xiàn)象，從數(shù)學(xué)角度概括出本質(zhì)的形式，對(duì)問(wèn)題的解決具有好奇心，不斷追求新的知識(shí)，了解自然現(xiàn)象的本質(zhì)特征，學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，會(huì)從數(shù)學(xué)角度概括和提出問(wèn)題，并進(jìn)行探索和研究。所以，重視數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)和對(duì)數(shù)學(xué)內(nèi)容形式的健康發(fā)展，任重而道遠(yuǎn)，數(shù)學(xué)在科技創(chuàng)新中的基礎(chǔ)地位理應(yīng)得到加強(qiáng)和重視，不能因現(xiàn)代人對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)感到困難而遇難而退。

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，這就象一片樹葉的正反兩面一樣密不可分。對(duì)待學(xué)習(xí)，如同馬克斯所講:“在科學(xué)的道路上是沒(méi)有平坦大道可走的，只有在那些崎嶇不平的道路上，勇于攀登的人才有希望達(dá)到光明的頂點(diǎn)。”對(duì)數(shù)學(xué)而言，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，學(xué)習(xí)科學(xué)，勇于探索，重視基礎(chǔ)學(xué)科的學(xué)習(xí)，才是科技創(chuàng)新的重要保證。

最后，我們引用拉普拉斯在其總結(jié)性的名著《宇宙系統(tǒng)論》里的話作為本文的結(jié)語(yǔ):“數(shù)學(xué)是一個(gè)卓絕的工具，假如沒(méi)有它，人類思維便不能深入一個(gè)如此復(fù)雜的理論，它并可作為一個(gè)有效方法去發(fā)現(xiàn)宇宙的奧秘，它的可靠性能和觀測(cè)本身相比擬。”科技創(chuàng)新離不開數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)與運(yùn)用，應(yīng)該是科技工作的共識(shí)。