第六章 现代数学史
巫婆汤-
第六章
现代数学史
1
.
新世纪
的序幕与
23
个数学问题
20
世纪的数学呈现出指数式的飞速发展。现代数学不再是代数、几何、分
析等
经典学科的集合,而已成为分支众多的、庞大的知识体系。
与
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世纪相比,
20
世纪的数学的发展表现出如下主要的特征或趋势:
①
更高的抽象性;
②
更深的统一性;
③
更深入的基础探讨。
1900
年
8
月,国际数学家大会在法国巴黎举行。在
会上,德国数学家希尔伯特
作了题为《数学问题》的著名讲演。他根据
< br>19
世纪数学研究的成果和发展趋势提出
了
23
个数学问题。由此拉开了新世纪数学发展的序幕。
(见
272
页)
2
.
更高层次的抽象
更高的抽象性是
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20
世纪的纯粹数学的主要趋势之一。
这种
趋势,
最初是受到了
两大因素的推动:
集合论观点的渗透和公理化方法的运用。
并直接导致了
20
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世纪上
半叶大量新学科的诞生:
⑴
勒贝格积分与实变函数论:勒贝格、博雷尔。
(被称为现代分析)
⑵
泛函分
析:
起源于变分法的研究,
泛函一词由阿达马首先采用,
意为
“函
数的函数”
。
泛函分析的另一个来源是积分方程理论。
并由希尔伯特推广到
内积空间
(希尔伯特空间)
。
后来又被
波兰数学家巴拿赫推广到更一般的赋范空间
(即巴拿赫
空间)<
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。泛函分析就是在这种抽象函数空间上的微积分。
⑶
抽象代
数:其研究的对象已突破了数的范畴。引进了:群、环、域和格
的概念。并将代数结构作
为抽象代数的研究中心。在这方面有突出贡献的数学家有
诺特学派及布尔巴基学派。
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⑷
拓扑学:研究几何图形的连续性质,即在连续变形下保持不变的性质。
⑸
概率论
:概率论的公理化,是
20
世纪数学抽象化的又一成果。
⑹
集合论悖论
⑺
数理逻辑的发展:公理化集合论、证明论、模型论、递归论。
⑻
数学的
统一化与数学三大学派:逻辑主义(以罗素和怀特黑德为代表)
;
直觉主义(以庞加莱、克罗内克、布劳威尔为代表)坚持发展构造性数学;形式主
义(
以希尔伯特为代表)坚持将数学彻底形式化为一个系统。
3
.
数学向其他学科的渗透
20
世纪应用数学的蓬勃发展已形成为当代数学的一股强大潮流。这时期的数学
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具有以下几方面的特点:
①
数学的应用突破了传统的范围而向
人类几乎所有的知识领域渗透。
②
纯粹数学几乎所有的分支都获得了应用,包括一些抽象的分支。
③
现代数学对生产技术的应用变得越来越直接。
④
现代数学在向外渗透的过程中,产
生了一些相对独立的应用学科。
如:
⑴
数学物理
⑵
生物数学
⑶
数理经济学
⑷
数理统计
⑸
运
筹学
⑹
控制论等
4
.
计算机与现代数学
20
世纪中叶高速电子计算机的出现对现代数学的发展带来了深刻影响,
这是
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世纪数学区别于以往任何时代的一大
特点。
⑴
计算机的诞生
从手工到机械自动
计算机是人类对计
算工具的不懈努力追求的最好回报。我们的祖先早在史前时
期就已经知道了用石块和贝壳
计数。
随着文化的发展,
人类创造了简单的计算工具。
我国在唐朝就开始使用算盘,
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世纪出现了计
算尺,
这些都是著名的手动计算工具。
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1642
年,法国数学家帕斯卡(
Pasc
al
)创造了第一台能完成加、减运算的机械
计算器,用来计算
税收,取得了很大的成功。
1673
年德国莱布尼兹(
Leibnitz
)改进
了帕斯卡的设计,增加
了乘、除运算。这一时期的计算机有一个共同的特点,就是
每一步运算都需要人工干预,
即操作数由操作者提供,
计算结果由操作者重新安排。
这些发明在灵巧性上有些进步,但都无一例外,没有突破手工操作的局限。
直到
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世纪
20
年代,英国数学家巴贝奇(
Babbage
)才取得突破,从手动机械
跃入机械自动时代,巴贝奇提出了自动计算机的
基本概念:要使计算机能自动进行
计算,必须把计算步骤和原始数据预先地存放在机器内
,并使计算机能取出这些数
据,
在必要时能进行一些简单的判断
,
决定自己下一步的计算顺序。
他还分别于
1823
年和
1834
年设计了一
台差分机和一台分析机,
提出了一些创造性的建议,
从而奠定<
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了现代数字计算机的基础。
从机械计算到电动计算
188
4
年,美国工程师赫尔曼•霍雷斯(
Herman
Hollerith
)制造了第一台电动计
算机,
采用穿孔卡和弱电流技术进行数据处理,在美国人口普查中大显身手。
美国哈佛大学应用数学教授霍华德•阿肯受巴贝奇思想启发,在
1937
年得到美
国海军部的经费支持,开始设计“马克
1
号”
(由
IBM
< br>承建)
,于
1944
年交付使用
。
“马克
1
号”采用全继电器,
长
51
英尺、高<
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8
英尺,看上去像一节列车,
有
750000
个零部件,里面的各种导线加起来总长
500
英里。总耗资四五十万美元。
“马克
1
号”做乘法运算一次最多需要
6
秒,除法
10
多秒。运算速度不
算太快,但精确度很
高(小数点后
23
位)
。
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