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《如何阅读一本书》(89):面对数学的问题

来源:《如何阅读一本书》 2020-03-05 作者:[美]莫提默·J·艾德勒 查尔斯·范多伦

很多人都很怕数学,认为自己完全无法阅读这样的书,没有人能确定这是什么原因。

一些心理学家认为这就像是“符号盲"无法放下对实体的依赖,转而理解在控制之下的符号转换。或许这有点道理,但文字也转换,转换得多少比较更不受控制,甚至也许更难以理解。

还有一些人认为问题出在数学的教学上。如果真是如此,我们倒要松口气,因为近来有许多研究已经投注在如何把数学教好这个问题上了。
 
其中的部分原因是没有人告诉我们,或是没有早点告诉我们,好让我们深人了解:数学其实是一种语言,我们可以像学习自己的语言一样学习它。在学习自己的语言时,我们要学两次:第一次是学习如何说话,第二次是学习如何阅读。幸运的是,数学只需要学一次,因为它完全是书写的语言。
 
我们在前面说过,学习新的书写语言,牵涉到基础阅读的问题。当我们在小学第一次接受阅读指导时,我们的问题在要学习认出每一页中出现的特定符号,还要记得这些符号之间的关系,就算是后来变成阅读高手的人,偶尔还是要用基础阅读来阅读。譬如我们看到一个不认得的字时,还是得去翻字典。

如果我们被一个句子的句法搞昏头时,也得从基础的层次来解决。只有当我们解决了这些问题时,我们的阅读能力才能更上层楼。
 
数学既然是一种语言,那就拥有自己的字汇、文法与句法,初学者一定要学会这些东西。特定的符号或符号之间的关系要记下来。因为数学的语言与我们常用的语言不同,问题也会不同,但从理论上来说,不会难过我们学习英文、法文或德文。事实上,从基础阅读的层次来看,可能还要简单一点。
 
任何一种语言都是一种沟通的媒介,借着语言人们能彼此了解共同的主题。一般日常谈话的主题不外是关于情绪上的事情或人际关系。其实,如果是两个不同的人,对于那样的主题彼此未必能完全沟通。

但是不同的两个人,撇开情绪性的话题,却可以共同理解与他们无关的第三种事件,像电路、等腰三角形或三段论法,原因是当我们的话题牵涉到情绪时,我们很难理解一些言外之意。数学却能让我们避免这样的问题,只要能适当地运用数学的共识、主旨与等式,就不会有情绪上言外之意的问题。
 
除此之外,也没有人告诉我们,至少没有早一点告诉我们,数学是如何优美、如何满足智力的一门学问。如果任何人愿意费点力气来读数学,要领略数学之美永远不嫌晚。你可以从欧几里得开始,他的《几何原理》是所有这类作品中最清晰也最优美的作品。
 
让我们以《几何原理》第一册的前五个命题来作说明。(如果你手边有这本书,你该打开来看看。)基本几何学的命题有两种:

(1)有关作图问题的叙述。

(2)有关几何图形与各相关部分之间的关系的定理。作图的问题必须着手去做,定理的问题就得去证明。在欧几里得作图问题的结尾部分,通常会有Q.E.F.的字样,意思是“作图完毕”,而在定理的结尾,你会看到Q.E.D.的字样,意思是“证明完毕。
 
《几何原理》第一册的前三个命题的问题,都是与作图有关的,为什么呢?一个答案是这些作图是为了要证明定理用的。在前四个命题中,我们看不出来,到了第五个,就是定理的部分,我们就可以看出来了。

譬如等腰三角形(一个三角形有两个相等的边)的两底角相等,这就需要运用上“命题三”,一条短线取自一条长线的道理。而“命题三”又跟“命题二”的作图有关,“命题二”则跟“命题一”的作图有关,所以为了要证明“命题五”,就必须要先作三个图。
 
我们也可以从另外一个目的来看作图的问题。作图很明显地与公设相似,两者都声称几何的运作是可以执行出来的。在公设的案例中,这个可能性是假定出来的。在命题的案例中,那是要证明出来的。

当然,要这样证明,需要用到公设。因此,举例来说,我们可能会疑惑是否真的有“定义二0”中所定义的等边三角形这回事。但是我们用不着为这些数学物件是否存在而困扰,至少我们可以看到“命题一”所说的:基于有这些直线与圆的假定,自然可以导引出有像等边三角形这样东西的存在了。
 
我们再回到“命题五”,有关等腰三角形的内角相同的定理。要达到这个结论,牵涉前面许多命题与公设,并且必须证明本身的命题。这样就可以看出,如果某件事为真(也就是我们有一个等腰三角形的假设),并且如果其他某些附加条件也成立(定义、公设与前面其他的命题),那么另一件事(也就是结论)亦为真。

命题所重视的是“若……则”这样的关系。命题要确定的不是假设是否为真,也不是结论是否为真—除非假设为真的时候。而除非命题得到证明,否则我们就无法确认假设和结论的关系是否为真。命题所证明的,纯粹是这种关系是否为真,别无其他。
 
说这样的东西是优美的,有夸大其词吗?我们并不这么认为。我们在这里所谈的只是针对一个真正有范围限制的问题.作出真正逻辑的解释。在解释的清晰与问题范围有限制的特质之中,有一种特别的吸引力。在一般的谈话中,就算是非常好的哲学家在讨论,也没法将问题如此这般说得一清二楚,而在哲学问题中,即使用上逻辑的概念,也很难像这样清晰地解说出来。
 
关于前面所列举的“命题五”的论点,与最简单的三段论法之间的差异性,我们再作些说明。所谓三段论法就是:
 
所有的动物终有一死;
 
所有的人都是动物;
 
因此,所有的人终有一死。
 
这个推论也确实适用于某些事,我们可以把它想成是数学上的推论。假定有动物及人这些东西,再假设动物是会死的,那就可以导引出像前面所说三角形那样确切的结论了。

但这里的问题是动物和人是确切存在的,我们是就一些真实存在的东西来假设一些事情,我们一定得用数学上用不着的方法,来检验我们的假设。欧几里得的命题就不担心这一点,他并不在意到底有没有等腰三角形这回事,他说的是,如果有等腰三角形,如果如此定义,那一定可以导引出两个底角相同的结论,你真的用不着怀疑这件事—永远不必。
 

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