淺談高等數(shù)學(xué)中蘊含的哲學(xué)思想

汪良防

淺談高等數(shù)學(xué)中蘊含的哲學(xué)思想

汪良防

高等數(shù)學(xué)作為一門反映現(xiàn)實世界空間形式，表達現(xiàn)實世界數(shù)量關(guān)系的學(xué)科，其自身內(nèi)部是在一定的矛盾統(tǒng)一體相互作用而不斷發(fā)生和發(fā)展的。在這一過程中，高等數(shù)學(xué)的發(fā)展也遵循自身的規(guī)律。而這其中的規(guī)律可以用哲學(xué)的思想來進行解釋。以高等數(shù)學(xué)中的哲學(xué)思想為研究對象，分析與闡述了蘊含其間的有限與無限、特殊與一般、運動與靜止、近似與精確等哲學(xué)思想。

高等數(shù)學(xué)；哲學(xué)思想；研究

偉大的思想家、哲學(xué)家恩格斯曾經(jīng)說過：“要想表示物質(zhì)運動狀態(tài)、形成和發(fā)展過程，唯一可以實現(xiàn)或者達到這一目的的只有微積分。”高等數(shù)學(xué)從本質(zhì)上來分析是一種表示和展現(xiàn)變量的科學(xué)。它所能研究的不僅僅是靜止的，更應(yīng)該是運動的和過程的。因此，從整個高等數(shù)學(xué)的研究過程來看，在這其中所運用的觀點和方法都與初等數(shù)學(xué)表現(xiàn)出了本質(zhì)上的不同。高等數(shù)學(xué)中的辯證唯物主義思想所表現(xiàn)的是事物之間對立統(tǒng)一的關(guān)系。這種關(guān)系在高等數(shù)學(xué)中各個方面都有體現(xiàn)。比如：高等數(shù)學(xué)中的有限與無限之間的關(guān)系、特殊與一般之間的關(guān)系、量變與量變累計到質(zhì)變之間的關(guān)系，等等。

哲學(xué)思想強調(diào)，任何事物之間都存在著一定程度的聯(lián)系，這種聯(lián)系是普遍存在的。對于高等數(shù)學(xué)而言，這一觀點也同樣適用。例如，我國高等數(shù)學(xué)領(lǐng)域中的著名學(xué)者、科學(xué)家楊樂和張廣厚，就曾經(jīng)針對函數(shù)值分布論中的概念進行了創(chuàng)新性的思考和研究，他們在研究的過程中大量借鑒了唯物辯證法中普遍聯(lián)系的觀念，首次提出了并解釋了“虧值”和“奇異方向”之間的具體聯(lián)系。這一研究結(jié)果引起了數(shù)學(xué)界的高度重視。

自覺運用唯物辯證法聯(lián)系的觀點指導(dǎo)函數(shù)理論的研究，第一次發(fā)現(xiàn)了函數(shù)值分布論中兩個主要概念“虧值”和“奇異方向”之間的具體聯(lián)系，受到了國內(nèi)外函數(shù)論專家的重視。而這只是漫長高等數(shù)學(xué)發(fā)展史上的一個亮點而已?；仡櫿麄€高等數(shù)學(xué)理論發(fā)展歷程，這樣的矛盾與統(tǒng)一無處不在。正是在解決和發(fā)現(xiàn)矛盾的過程中，高等數(shù)學(xué)自身也得到了向前發(fā)展的動力和支持。通過不斷的實現(xiàn)對立和統(tǒng)一、否定之否定、量變與質(zhì)變等過程，高等數(shù)學(xué)不斷給我們展示著哲學(xué)中的各種辯證關(guān)系，使數(shù)學(xué)學(xué)科成為一門真正的學(xué)科。

一、有限與無限

我們都曾經(jīng)經(jīng)歷或目睹過兩個小孩子在進行數(shù)量比較的過程中，一個孩子可能會說：“我有1000”，另外一個孩子可能會說：“那我有10000，比你多吧？”然后前一個孩子可能會說：“不管你有多少，我都比你多一個”。后一個孩子最后可能會說：“我有整個宇宙的數(shù)量?！边@樣的例子，其實就是高等數(shù)學(xué)關(guān)于“有限”和“無限”之間的關(guān)系。

在哲學(xué)上來看，“有限”和“無限”是一對矛盾的統(tǒng)一體，二者之間存在一定的聯(lián)系。無限是有限的發(fā)展，無限是由有限所組成的。按照高等數(shù)學(xué)的思想，無限是“部分和”的極限，這就是利用有限來認(rèn)識無限的過程。可見，我們在學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)概念的過程中就把辯證統(tǒng)一的思想融入了其中。

“有限”和“無限”概念的提出也是區(qū)別高等數(shù)學(xué)和初等數(shù)學(xué)的重要標(biāo)志之一。根據(jù)數(shù)學(xué)推到的思想我們很容易地認(rèn)識到：既然無限是有限的發(fā)展，那么以前針對有限適用的相關(guān)命題，當(dāng)其推廣到無限的時候是否依然成立呢？經(jīng)研究我們發(fā)現(xiàn)，這其中的一些命題依然正確，但是也有一些命題是不正確的。這便是矛盾統(tǒng)一思想的真實寫照。例如，由1＜2，2＜3，…，n＜n+1，…推得l+2+…十…n+…＜2+3+…+(n+1)+…。若記x=2+3+…+(n+1)+…，則有1+x＜x，即1＜0。很顯然，這樣的推算得到了矛盾的結(jié)果。因此，在高等數(shù)學(xué)不斷的發(fā)展過程中，我們會研究到底哪些是普遍適用的，哪些具有特殊的意義。在這過程中，需要特別給予重視的是：當(dāng)推廣不成立時，其中是否有特殊命題可以推廣？如果經(jīng)過相關(guān)的研究和總結(jié)分析后發(fā)現(xiàn)可以推廣，并推廣成功，那么我們就得到了一個新的發(fā)現(xiàn)和新的創(chuàng)造。這就是矛盾中的不斷發(fā)展。

從有限到無限的發(fā)展，對于數(shù)學(xué)發(fā)展來說具有重要的歷史意義。它的開創(chuàng)對于微積分中相關(guān)概念的理解起到了極大的促進作用，為高等數(shù)學(xué)的發(fā)展奠定的基礎(chǔ)?？傊?，作為高等數(shù)學(xué)微積分中的基本概念——有限與無限，是我們理解和發(fā)展微積分的重要工具。而在這種理解和發(fā)展的過程中，正是借助哲學(xué)中的辯證統(tǒng)一思想把微積分一步步引向深入。無限能夠通過有限來進行表示，而有限可以通過一定的方式轉(zhuǎn)化成無限。這就是事物思考的過程、發(fā)展的過程和變化的過程。這也真正體現(xiàn)了恩格斯的觀念——“無限來自于有限，永久來自于暫時”。

二、特殊與一般

數(shù)學(xué)實際上是一門認(rèn)識世界數(shù)量關(guān)系和組合形式和方法的科學(xué)?？墒牵覀兠鎸Φ氖澜缡且粋€紛繁復(fù)雜的世界，充斥著普遍性與特殊性，即個性和共性同時存在。如果用數(shù)學(xué)的工具來表示這一觀念，就是特殊與一般的辯證關(guān)系。回顧高等數(shù)學(xué)推導(dǎo)和發(fā)展的過程，我們不難發(fā)現(xiàn)：每個概念或者原理的發(fā)展，最初都是通過特殊例子引出的。通過對特殊例子的詳細分析，形成一定的抽象，于是便得出了相關(guān)的新的數(shù)學(xué)概念。例如在求函數(shù)的n階導(dǎo)數(shù)的公式以及求級數(shù)的通項等時，我們的研究和認(rèn)識過程往往是先研究分析特殊項目，然后運用歸納、概括的方法得出一般項。這就是從特殊到一般的過程。

三、運動與靜止

“一切皆變，無物常住”，這是一個原始的樸素的世界觀。辯證唯物主義認(rèn)為，世上萬物處于運動之中，運動是相對的，靜止是存在的，但又不是絕對的靜止，而是相對的、有條件的靜止。這一原理啟發(fā)我們，“動”和“靜”是不能完全割裂的，解題中有時動中求靜，把動態(tài)問題暫時處于靜止?fàn)顟B(tài)來觀察、分析，可以獲得成功；有時卻靜中覓動，運用相對運動的觀點來研究，又會收到事半功倍的效果。

總之，動與靜是中國哲學(xué)史上的一對重要范疇，關(guān)于兩者關(guān)系的探討，最早見于老子哲學(xué)。他說：“反者，道之動；弱者，道之用?！崩献诱J(rèn)為萬事萬物的運動變化都是循環(huán)反復(fù)的，事物的發(fā)展必然要走到自己的反面，這就是“道”的運動。誠然，老子把靜看成是絕對的，并不正確，但他看到了動和靜之間的關(guān)系不是截然對立的，而且他是歷史上第一個辯證揭示動靜關(guān)系的思想家。事實上，對動和靜的辯證把握，正是中國哲學(xué)的優(yōu)良傳統(tǒng)之一。明清之際的思想家王夫之說得十分透徹：“動極而靜，靜極而動……方動即靜，方靜即動，靜極含動，動不舍靜。”動與靜是事物相互依存的兩種狀態(tài)，它們是對立統(tǒng)一的關(guān)系。同時運動是絕對的，靜止是相對的。

四、近似與精確

高等數(shù)學(xué)中的近似與精確，在哲學(xué)思想中也是一個矛盾的統(tǒng)一體。雖然是對立統(tǒng)一的關(guān)系，但是在一定程度上也可以互相轉(zhuǎn)化，而這種轉(zhuǎn)化就是高等數(shù)學(xué)的內(nèi)核所在。在高等數(shù)學(xué)研究過程中，我們經(jīng)常提到的“部分和”、“平均速度”以及“圓內(nèi)接正多邊形面積”等概念，實質(zhì)上都是一種近似的概念，所運用的就是“無窮級數(shù)和”、“瞬時速度”、“圓面積”等的近似值，在借助之前我們所分析和闡述的“極限”的概念，這種“近似”就變成了“精確”。

從高等數(shù)學(xué)解決問題的思路出發(fā)，我們發(fā)現(xiàn)，高等數(shù)學(xué)解決的問題大多屬于非均勻分布或非均勻變化的問題。因此，解決問題的過程較為復(fù)雜，運用和使用的公式不是簡潔和完美的。所以，研究過程應(yīng)該是一個從有限到無限的過程，從量變到質(zhì)變的過程。這其實也體現(xiàn)了對立統(tǒng)一的哲學(xué)思想。

五、高等數(shù)學(xué)與文化的滲透研究

數(shù)學(xué)是一門古老而又年輕的科學(xué)。說它古老，是因為它歷史悠久，可以追溯到結(jié)繩計數(shù)時代；說它年輕，是因為直到現(xiàn)在數(shù)學(xué)的發(fā)展也沒有停止過，現(xiàn)代計算機技術(shù)的日新月異與數(shù)學(xué)的發(fā)展密切相關(guān)。

正是大自然中的千變?nèi)f化，影響著我們?nèi)ニ伎己桶l(fā)現(xiàn)新的數(shù)學(xué)理念和數(shù)學(xué)方式。諸如：大數(shù)學(xué)家歐拉在聽到“哥尼斯堡七橋問題”的故事后得到了一定的啟發(fā)，與其所研究的事物發(fā)生了聯(lián)系，才最終使得現(xiàn)代數(shù)字中拓?fù)鋵W(xué)得到了產(chǎn)生和發(fā)展。而最著名的貝努利也正是受到“滑梯”形式的特點，總結(jié)并提煉出了著名的“最速下降線問題”。由此可見，高度數(shù)學(xué)已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面。高等數(shù)學(xué)的不斷發(fā)展將進一步推動其他自然學(xué)科的不斷發(fā)展和壯大。

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B-49

A

1673-1999（2012）10-0039-03

汪良防，男，泉州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（福建泉州362411）講師。

2012-02-12