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    数学的求简特征及其在科技创新中的基础作用:全国青少年科技创新大赛

    时间:2020-03-26 07:48:08 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站

      摘要:学科学中的抽象求简是人类思维活动对现实客观事物存在规律的总结与高度概括。现代数学内容中的许多思想方法是中国传统文化所缺失的。在实践中要创造有利于科学发展的良好环境,必须努力提高全社会科学文化素养,倡导平等意识,淡化功利思想,增强管理服务功能。只有这样,才能使科学发展,科技创新成为全社会成员的共识和追求。
      关键词:求简求真 科学思维 逻辑推理 服务意识 尊重创造
      The simplification characteristics of mathematics and their foundational function in scientific and technological creativity――About the imperfection of the traditional culture in China
      Shen Jihuai Liu Linzhang
      Abstract:Abstraction and simplification in mathematics is a highly generalized summary of the laws of objective and realistic things and exists by human thoughts.Chinese traditional culture is deficient in many thoughts and methods of modern mathematics.Establishment of the beneficial environment for scientific development in practice relies on the improvement of scientific and cultural qualities of whole societies,the initiation the equal consciousness,the downplaying of the utilitarian idea,the strengthening of service function through management.Only in this way can the science develop and the scientific and technological creativity become the consensus and pursuit of all social members.
      Keywords:Simplification and seeking truth Scientific thinking Logical reasoning Service consciousness Respect of creativity
      【中图分类号】G710【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2009)09-0017-03
      
      科学发展与科技创新是推动现代社会经济进步发展的原动力。在科学创造过程中,随着科学方法的创新才带来划时代的科学理论的诞生。近代科学的奠基人伽利略和牛顿,在构筑经典力学的巍峨大厦时,成功地使数学与试验、假设与实证、归纳与演绎、分析与综合诸方法、在其创造性思维劳动中应用自如,可谓珠联璧合,相得益彰。现在,党的十七大提出科学发展观,从持续发展的基础上分析,人们更应该从科学方法的熟悉和长期的学习中,不断提高自身科学素质。而这些大量的科学方法在现代数学中占有很大比重。现在存在的一个倾向性问题是:厌恶数学的内容及形式。尤其在我国此种情绪和影响相当广泛,其社会基础和实践接受倾向根深蒂固。究其原因与中国传统文化有千丝万缕的联系。人们受中国传统文化的影响,在功利取舍上的社会环境潜移默化的影响中,对数学这一同中国传统文化有巨大差别的内容,缺少了解的欲望和学习的热情。从而对数学学科反映的科学方法很少系统了解,对数学内容和结构形式因缺乏传统类比而感到陌生,在潜意识中拒绝接受。尤其面对现代数学逻辑推理、对现实世界的事物现象的高度概括抽象.很难理解,进而非难,指责多于了解与学习。事实上数学的抽象概括从科学角度而言是为了更广泛地反映客观事物;或者说是以用简洁明了的形式,反映客观事物之间本质性的关系。当我们大量地看到数学公式时,正是数学科学用简明的形式概括客观世界特定的数量规律,而这正是数学的优秀特点。“一切学科,只有成功地应用数学之后才能成为科学”。这点应该是一切热爱科学的人们的共识。
      从科学技术的发展历程来看,所有的创新理论、创新科技、人类生活用品器物,生产工具的制造应用,无一不体现简明方便的形式。创造发明的劳动是复杂庞大的思维和实践过程,肯定有着数学形式的概括、抽象 推理,类比等思维形式。也就是说这一过程,从实践需求到产品设计,理论指导,数学知识一刻也离不了。对其技术的总结传播,包括数学符号化的表述起着重要的作用。中国历史上的许多发明创造灿烂辉煌。但大部分没有流传下来,或者说从传统文化的记载中,我们现代人也无法复制,甚至无法深入了解。造成这一现象的一个重要原因就是类似现代数学知识的缺乏,也就是中国传统文化的缺失部分带来的结果。
       自然界的形形色色万千变化,人类通过数学形式及结构所概括抽象,所总结的数量规律具有十分简明的规律性。如人类对宇宙天体地球的认识,如果按中国传统文化中占主流的部分来理解恐怕永远说不明白。抓住事物关系中最本质的数量关系,人们推进了中医科学和化学科学。数学结构的逻辑关系的简洁性将一切伪科学拒之门外,在实践中提高了人类的思维效率。而数学知识的广泛应用有利于人类长期积累的知识世代相传已成为不争的事实。
       简洁和一般规律的简单性是数学的主要特征,同时也是数学抽象的目标形式。作为人类思维活动所追求的目标?除了理论内容上具有更高的真理性之外,最重要的就是理论形式上具有更高的简洁性。简洁、抽象不是贫乏肤浅、更不是空洞与符号游戏。而是少而精有普遍性,是充实与深奥的凝炼。可以这么讲:抽象简洁是创造性思维的猎物,又常常是创造性思维的神枪。现代教学正是具备这种特点的科学形式。
      马克思主义关于对立统一的规律是宇宙根本规律的论述,科学地反映了客观规律所具有的本质意义上的简洁性。列宁说过:“如果不把不间断的东西割断,不使活生生的东西简单化,粗糙化,不加以割碎,不使之僵化,那末我们就不能想象、表达、测量、描述运动。”为了科学地反映客观世界的规律,采用筒洁明了的形式表述是首选,自然科学家用数学形式揭示了现实世界的运动规律。如开普勒行星运动第三定律:T�2=D�3;牛顿力学定律:F=ma;万有引力定律:F=km�1m�2r�2;库仑所发现的两静止点电荷间的作用力定律:F=kq�1q�2r�2 (k=1ε);麦克斯韦通过电磁场基本方程数学表达式的对称性,分析预言了电磁波的存在,并且得出光波也是电磁波的结论。人类还没有脱离地球迈上太空之前,引用物理定律,尤其是应用数学原理与方法,科学家已推出了三个宇宙速度的数值;爱因斯坦的光量子能量公式:E=kv;质能公式:E=mc�2;据此在原子弹与氢弹还没有制造之前,从质能公式的一个推论出发,就可得出:原子核的一点质量亏损会释放出巨大的能量。此即原子能的基本原理。这些在自然科学发展史上具有里程碑意义的数学公式和内容,无一不说明数学在创新科技中的重要作用。这些公式所描述的对象大至宇宙天体,小到微观粒子,涉及范围很大。而公式本身却十分简洁,用爱因斯坦的话讲就是:“迄今为止,我们的经验已径使我们有理由相信,自然界是可以想象到的最简单的数学观念的实际体现”。现在,对于一切从事和准备从事科学工作的人们,应该不再把数学等同于数学专门知识的汇集,而要把数学主要地看成是人类的一种创造性的思维活动的结晶。也就是说,我们要从数学知识、方法、思维思想的学习中,为科技创新做好必要的基础准备。尤其要把人类独有的思维结晶――现代数学作为创造性思维的参照和必备工具。
      缺少严谨的逻辑推理,也造成了中国文化中许多不良习惯的漫延。因为逻辑推理首先要建立在平等意识与客观存在的前提下,任何不平等与不存在的现象都在逻辑推理思维中公认为是矛盾的[2]。在以等级观念占主导地位的中国传统文化中,最易混淆人们视听的事,常常发生,人们都漠然置之。因此缺乏求真务实的精神是其必然体现,而这是同科学务实精神格格不入的。如中国历史,以文字记载的对秦的种种评价,与实际事实相去甚远。对同时期的六国灭亡同情有加,对秦的评价为虎狼之国,落后有加。但事实是秦统一了六国,结束了诸侯纷争,使人民走上安居乐业的局面。历史上其它六国肯定有兴修的水利工程,但却没有留存下来,其对后世的影响更是谈不上。但从零星的记载,有从事这方面的技术人才是肯定的,如郑国派水工技术人员,目的是耗损秦的国力,兴办大型水利工程。到秦的结果却使秦修建了郑国渠,促进了秦关中地区农业丰收。秦所修都江堰,其技术含量,即就是现代,也不落伍,并且还在继续发挥作用;还有灵渠的修建,其作用今天仍不失为其先进性。尤其是其水利工程的设计理念与思想,可以说是人类水利工程的崇高境界与楷模。还有万里长城的作用,划分了中国农耕区域与畜牧生产的地理界限,对促进中华民族多样性发展功不可没。对中华民族而言,长城内外都是故乡,而不是中国传统文化的述说仅理解为军事设施的单一作用。而这些理解上的偏差,就在于先入为主,不顾事实,缺少实证推理。还有秦之所以灭六国,其本质应该是先进文化与科学技术战胜落后的表现,如秦始皇陵兵马俑出土的秦军所用作战及训练的箭,其表面防锈处理技术与近代由德国人申请专利的镀铬可相媲美。这些事实说明,秦在科技文化领域至少先进于其它六国。即就是今天,许多表面类似,本质上的悖离,也同样大行其道。例如,不顾客观事实,盲目服从某种先见结论之事时有发生。甚至有时歪曲本质的事也被容忍。如强调加强党的领导,很大程度应提高执政能力,更认真负责地贯彻党的根本宗旨,全面落实党的方针政策,把党和人民的根本利益放在首位,而不是个人或小集团的利益。但在少数单位和部门将其演化为党内一把手说了算。“一把手说了算”这种潜规则恰恰与共产党的领导格格不入,只要学过党章的人就能辩明此点。现在有一种现象,许多根本没有学会或者不了解现代科学知识,且没有形成系统科学思维方法的人,在到处奢谈什么有用,什么无用,这点在打着教育改革幌子下正在大行其事。如对数学教育的改革其指点为“用什么教什么”,且不说用意如何,在实践中从教育规律中怎么执行落实就成空想,试想一个人连基本的数学符号运算都不了解,如何叫它去应用?当一个人所学知识支离破碎,不知所云,没有形成知识逻辑链,如何去理解都成问题,更不用说去解决实际问题。没有学会概括归纳抽象推证的基本思维方法是进不了科学殿堂的。还有一种倾向,也应引起注意。“一切知识均来自实践,实践出真知。”我们不妨称之为哲学基本原理。现在有滥用这一原理的教条思潮。其表现在教改中尤为突出,轻视现有的理论知识的系统传授指导学习。实际上教科书中的绝大部分内容都是源于实践的精华,集中注意力学习和汲取前人的知识和技能,或者说传承人类知识宝库是教育的重要作用之一。对于缺少基本知识,甚至是缺乏常识的人,让其去实践和总结其面临现象或者问题,了解不同现象和事物的来龙去脉,弄清熟悉事物的历史和现状,肯定不能胜任,不可避免要出错。因而,具备一定的基础知识和科学思维方法是创新所应有的起码条件,也是教育的最低目标。
      即使是现代,我们国家在科研、教育中存在的问题,依然从根源上有中国传统文化不良部分的深刻影响。显然,这不是靠若干行业或部门的突进所能做到,更不是靠若干专家的奉献所能达到。如中国历来把做官当成文化人的荣耀,现实中此点尤为突出。且有愈来愈烈之势,在许多领域渗透漫延,造成新的问题与弊端。正如周光召院士曾指出的“搞科研工作和做官是两种完全不同的价值观,这两种价值观很难同时在一个人身上体现。一些有领导能力的科技人员可去做官,但既然做官就不要搞科研,想搞科研就不要去做官。但目前许多人既做官又搞科研,做官不为国家好好服务,而是利用职务之便,把好多科研经费留在自己所在的研究所里,往往使真正搞科研的没有科研经费,严重影响了科研事业发展。”近年来所发生的科研成果剽窃事件,几乎都与做官有牵连,还有文凭学历造假,论文找人操刀代劳,种种辱没斯文之事,无一不与乌纱帽有关。
      自从苏联在二十世纪五十年代的改革中提出“教育科研要与生产相结合”、“要为生产服务”之类的方针口号,“科技为生产服务”也相继成为社会主义各国科研和教育改革中的潮流。但是,上述方针口号很不确切。恩格斯指出:“科学的发生和发展,一开始就是由生产决定的”,“社会一旦有技术上的需要,则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。”激励科学进步的动力应该是社会的普遍需求,而不是科技工作者的个人奉献与热情。为人类的知识宝库增添财富,是全社会人的共同责任。要培养创新人才也许只有一件事情要做,即消除人才创新的障碍,夯实人才创新的基础。增强人们普遍的科学意识,提倡科学思维学习与养成。正如中共中央总书记胡锦涛在院士大会所强调:“培养造就创新型科技人才,要全面贯彻尊重劳动,尊重知识,尊重人才,尊重创造的方针。”
      在社会经济生活中,如果没有大量渐进性推动,重大技术的单项突破是不可能收到好的社会和经济效果。历史上东汉张衡制造的候风仪、地动仪等;南北朝祖冲之父子等在水力机械及数学中对圆周率的研究贡献,可谓空前绝后,但对当时的社会发展及后世的社会经济影响却微乎其微,不能不说是历史造成的悲剧。时至今日,对他们的制造原理研究方法,从中国传统文化的记录中我们竞得不到任何有关信息,这种结果和现象在中国社会发展过程中事例太多了。现代也有许多例子,如印度、巴基斯坦、朝鲜等国在原子能研究方面有突出发展,在某些技术上飞速突进,具有先进性和自主创新效果。但这并没有带来其整个国家宏观经济的全面发展。这方面的例子,我国也有不少情形。现实证明,任何国民经济宏观上有积极意义的生产率进步都是大量的技术创新结合在一起才形成的。显然,这不是由若干行业或部门单项突破所能达到;更不能靠专家科技人员的个人努力与奉献所能达到。必须靠全社会许许多多人的智慧与劳动来创造。所以,从国家长远发展看,我们必须坚持不懈地提高全民族的科学素质,在科学知识的普及提高上做大量扎实持久的工作。补充我们传统文化中所缺失的内容,以批判精神分析对待传统文化,发扬继承其优秀部分。从创新所必须的基础现代自然科学的充实学习方面着手,努力赶超先进水平,培养全民的平等博爱意识。加强教育内容中的科学逻辑思维能力传授力度。同时在制度上、利益分配上积极为科技创新提供良好的环境。从管理层面,加强人们的科学文化知识的学习普及。增强服务科技创造的意识,淡化官本位思想,倡导学术研究,学术争鸣、批评批判中的平等思想。
      现在我们党和国家倡导建设和谐社会,从根本措施上应该在学习和贯彻科学发展观上下功夫,在实践中不断改进认识上的不足,努力学习先进化。一个人只有正视并不断改进自己的不足,才能不断进步永不落伍;一个民族,一个国家,也只有改革弊端,补充不足,才能立于不败之地,保持良好的发展前景。只有从创新的基础上培养人们热爱现代科学的意识,形成尊重劳动、尊重知识、尊重创造、尊重人才的良好社会氛围,以科学发展观的思想作为指导,才能构建和谐社会,实现中华民族的伟大复兴。
      
      参考文献
      [1] 吴敬琏、范世涛.《建立2006促进学术繁荣和技术创新的体制》〈科技中国〉2006年第12期
      [2] 吴文俊.《几何问题求解及其现实意义》〈数学通报〉1999年笫8期
      [3] 沈积怀.《数学与科技创新》〈商业文化〉2009年第1期

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