Эффективность математики. 2
Донецкий Национальный Университет
Реферат на тему: ”Эффективность математики ”
Подготовила:
Студентка математического факультета
Донецк 2011 г.
Содержание:
Введение.
1. Математика и ее отличие
от других дисциплин. Роль
2. Эффективность математики.
3. Известные математики про эффективность математики.
4. Заключение.
5. Список литературы.
Введение.
Данная тема была выбрана
так как для того, чтобы иметь представление
о математике, как науке, необходимо
понять что такое математика и в чём её
эффективность. Данная тема актуальна,
потому что, математика и используются
во всех сферах современного информационного
общества. Компьютеризация общества, внедрение
современных информационных технологий
в доминирующие отрасли хозяйства требуют
опережающего развития математической
грамотности, а для этого необходимо знать,
в чём заключается эффективность математики.
1. Математика
и ее отличие от других
Математика, в отличие
от большинства других дисциплин, имеет
предметом своего изучения не непосредственно
вещи, составляющие окружающий нас
внешний мир, а количественные отношения
и пространственные формы, свойственные
этим вещам. Этой особенностью математической
науки объясняются те хорошо известные
методические трудности, которые встают
перед преподавателем математики и
которых почти не знают преподаватели
других наук: перед учителем математики
стоит нелегкая задача - преодолеть
в сознании учеников возникающее
со стихийной неизбежностью
“Не зная математики, нельзя знать, ни прочих наук, ни мирских дел. И что ещё хуже, люди, в ней не сведущие, не ощущают собственного невежества, а потому не ищут от него лекарства. И напротив того, знакомство с этой наукой подготовляет душу и возвышает её ко всякому прочному знанию, так что, если кто познал источники мудрости, касающиеся математики, и правильно применил их к познанию прочих наук и дел, тот сможет без ошибок и без сомнений, легко и по мере сил постичь и все последующие науки” (Р.Бэкон).
2. Эффективность математики.
Непостижимая эффективность
математики заслуживает отдельного
обсуждения. Математика – наука
о количественных отношениях и пространственных
формах действительного мира – появилась
как набор полезных правил и формул
для решения практических задач,
с которыми люди сталкивались в повседневной
жизни. Ее начали создавать еще цивилизации
Древнего Египта и Вавилона около 3
тысячелетия до н.э. Но только приблизительно
в 6 веке до н.э. древние греки уловили
возможность использования
Достоверных документов, способных рассказать, что заставило греков прийти к новому пониманию математики и ее роли, не сохранилось. Существуют лишь более или менее правдоподобные догадки историков. По одной из них, греки обнаружили противоречия в результатах по определению площади круга, полученных в Вавилоне, и стали выяснять, какой из результатов верен. По другой, новая дедуктивная математика ведет историю от Аристотелевой логики, возникшей в пылу дискуссий на общественно-политические темы. По-видимому, математика как логический вывод и средство познания природы появилась в связи с тем, что к 6 веку до н.э. сложилось миропонимание, сводящееся к следующему: природа построена рационально, а явления протекают по точному плану, который в конечном плане является математическим. Человеческий разум всесилен, а поэтому упомянутый план можно познать. Основанием к оптимизму являлось, например, осознание общности формы Луны, мяча и еще целого ряда предметов, открытие зависимости высоты звука, издаваемого струнами, от их длины и того, что гармонические созвучия издают струны, длины которых относятся как некоторые целые числа. В результате подобных наблюдений родились два основополагающих утверждения:
1) природа устроена на математических принципах,
2) числовые соотношения – основа, единая сущность и инструмент познания порядка в природе.
3. Известные математики про эффективность математики.
Морис Клайн.
Автор показывает, что математика как метод познания физического мира обладает исключительной мощью и эффективностью, причем эта эффективность столь высока, что вызывает удивление у всякого, кто хоть однажды попытался найти ей какое-то разумное объяснение.
Математика позволяет достаточно точно и хорошо описывать явления внешнего мира (экспериментальные явления и наблюдения) в самых различных областях знаний. Означает ли это, что мир устроен по математическим законам, а значит и ненаблюдаемые физические сущности, привлекаемые нами для математического описания наблюдаемых явлений (например, "силы", "поля" и т.д.) действительно существуют? Нет, не значит. Например, для описания одних и тех же явлений можно использовать различный математический аппарат и во всех случаях (в том числе и тогда, когда описание ложно по физической сути, но соответствует наблюдениям) математика как таковая оказывается эффективной вне зависимости от истинности используемых физических гипотез, которые она описывает. В чем же тогда причина такой поразительной эффективности математики?
О мере и порядке. Декарт
утверждал: "Мне неизвестна иная
материя телесных вещей, как только
всячески делимая, могущая иметь
фигуру и движимая, иначе говоря,
только та, которую обозначают названием
величины и принимают за объект доказательств..."
В этом - причина эффективности
математики, к области которой
относятся только те науки, " в
которых рассматривается либо порядок
либо мера, ... не входя в исследование никаких
частных предметов".
2) принадлежность одного объекта (группы объектов) другому объекту (группе объектов) как части по отношению к целому.
Как видно, первый способ тесно связан с измеримостью величин, а значит, в этом случае порядок практически индуцируется соответствующей мерой. Во втором случае можно также рассмотреть два подслучая:
1) полностью упорядоченные множества;
2) частично упорядоченные множества.
В обоих случаях можно
считать, что рассматривается множество
подмножеств некоторого множества
(целого). Только в первом случае каждое
"меньшее" множество является
строгим подмножеством любого "большего"
(и наоборот), а во втором - множества
могут не только включать друг друга,
но и произвольным образом пересекаться
и даже не пересекаться. В первом
случае порядок опять-таки можно
свести к мере. Например, рассмотрим
множество отрезков положительной
оси числовой прямой, берущих начало
в 0. Принадлежность одного отрезка
другому означает, что он "меньше".
Но тот же самый вывод можно
сделать и на том основании, что
координата его правого конца
или, что то же самое, его длина (мера)
меньше, чем у того, которому он принадлежит.
В случае частично упорядоченных
множеств (т.н. «решеток») для каждых
двух элементов можно указать
только верхнюю и нижнюю границы
(соответственно "наименьшее большее"
и "наибольшее меньшее" этих двух
элементов). Таким образом, порядок
отражает только одно наиболее общее
свойство материи - делимость. И в
этом смысле идея "порядка" является
более общей и первичной, чем
идея "меры". Ведь порядок указывает
лишь на то, что один элемент больше (или
меньше) другого, а мера еще требует уточнить
насколько.
Вингер. Две главные идеи, которые
будем рассматривать. Первая идея: математические
представления могут оказаться в совершенно
неожиданной связи. Более того, они часто
приводят к неожиданно удачному и точному
описанию явлений в этой связи. Вторая
идея: именно благодаря упомянутой широте
применения математических представлений
и тому факту, что мы не понимаем причин
такой широты, мы ниоткуда не может узнать,
единственна ли теория, сформулированная
на языке наших математических представлений.
Главная цель - осветить этот вопрос с
нескольких сторон. С одной стороны, невероятная
эффективность математики в естественных
науках есть нечто граничащее с мистикой,
ибо никакого рационального объяснения
этому факту нет. С другой стороны, именно
эта непостижимая эффективность математики
в естественных науках выдвигает вопрос
о единственности физических теорий.
Специфика математической абстракции, особенности ее конструирования вызвали к жизни философский вопрос о существовании объектов математики: множеств, чисел, точек. Имеется два альтернативных подхода.
Сторонники реализма (Гёдель, Черч) полагают, что существование математических объектов (чисел, множеств, …) надо признать столь же действительным, как и бытие окружающих нас материальных тел. Эрмит, например, придерживается точки зрения, что “математические объекты существуют вне нас в силу той же необходимости, как объекты реального мира, и мы их встречаем или открываем и изучаем точно так же, как это делают физики, химики, зоологи”. Такой подход, считают реалисты, позволяет обращаться с математическими объектами как с чем-то осязаемо данным, воспринимаемым. Иное понимание обязывало бы, по их мнению, принять математический объект в качестве “недозволенной мысленной надстройки над восприятием единичных вещей” и лишало бы математиков права оперировать ими.
Другое объяснение дают сторонники
номинализма (Гудмэн, Куайн), которые заявляют:
существует только то, что существует
реально (на самом деле, имеет пространственно-временную
координату). Во внешнем мире нет, таким
образом, ни чисел, ни множеств, ни классов,
их нельзя поэтому встретить подобно тому,
как мы обнаруживаем телесные объекты.
С этим пониманием связаны многие неудобства
чисто математического характера, поскольку
математик лишается права оперировать
с объектами как с чем-то чувственно достоверным,
наглядным, объективным.
Роль математики в “упорядочении” окружающего мира и овладении природой начиная с 30-х годов XIX в. возрастала невероятно быстрыми темпами. Кроме того, со времен Ньютона существенно увеличилась точность, с которой математики могли описывать и предсказывать явления природы. Таким образом, сложилась явно противоречивая, парадоксальная ситуация. С одной стороны, математика больше не претендует на роль носителя истины. С другой стороны, математика подарила науке множество открытий, прекрасно согласующихся с повседневным опытом.Эта проблема неоднократно привлекала к себе большое внимание, в частности, Альберта Эйнштейна, который не раз касался ее в своих статьях, посященных общефилософским проблемам естествознания: “Почему возможно такое превосходное соответствие математики с реальными предметами, если сама она является произведением только человеческой мысли, не связанной ни с каким опытом? Может ли человеческий разум без всякого опыта, путем одного только размышления понять свойства реальных вещей?” На вопрос “Почему математика работает?” было предложено несколько различных ответов. Дидро высказал идею, будто математики “подбирают” аксиомы так, чтобы выводимые из них следствия согласовывались с опытом. Великий философ сравнивал математика с игроком: и тот и другой играют, придерживаясь ими же придуманных абстрактных правил. Столь же критическую позицию занимал и Бернар ле Бовье де Фонтенель (1657- 1757). Оспаривая убеждение в незыблемости законов движения небесных тел, он довольно язвительно замечал, что “на памяти” роз ни один садовник никогда не умирал. Подобным образом действуют и математики: берется одна из возможных моделей и сверяется с опытом. Если модель оказывается неадекватной, то в нее вносят надлежащие изменения.
Ныне предлагается и совершенно
другое объяснение эффективности математических
методов. Мы не знаем и не можем знать природу.
Мы ограничены чувственными восприятиями,
но наш разум, наделенный предустановленными
структурами (по терминологии Канта “интуитивными
суждениями”) пространства и времени,
организует эти чувственные восприятия
в соответствии с тем, что диктуют присущие
ему врожденные структуры. Например, наши
пространственные восприятия мы организуем
в соответствии с законами евклидовой
геометрии потому, что этого требует наш
разум. Иначе говоря, мы видим только то,
что позволяет видеть наша математическая
“оптика”.
4. Заключение.
Поскольку математика - творение
человека и с ее помощью мы открываем
совершенно новые физические явления,
люди создают отдельные части
окружающего их мира: тяготения, электромагнитные
волны, кванты энергии и т.д. Разумеется,
математик работает не в пустоте,
а руководствуется данными
Наше знание зависит от
человеческого разума ничуть не меньше
(если не больше), чем от реальностей
окружающего мира. Разум влияет даже
на чувственное восприятие. Наука
более не противопоставляет природу
как объект исследования и человека
как субъекта, занимающегося ее описанием.
Объект и наблюдатель неразделимы.Граница
между математическим и эмпирическим
знанием не абсолютна. Мы непрестанно
вносим коррективы в наши наблюдения и
в тоже время видоизменяем наши теории
так, чтобы они соответствовали новым
наблюдениям и экспериментальным результатам.
Цель усилий, предпринимаемых как в развитии
теории, так и в совершенствовании эксперимента
- всестороннее и непротиворечивое описание
физического мира. Математика служит своего
рода посредником между человеком и природой,
между внутренним миром человека и окружающим
его внешним миром. Так мы приходим к бесспорному
и неопровержимому выводу математика
- поскольку она говорит нам о составляющих
физического мира и поскольку наше знание
этого мира может быть выражено только
в математических понятиях - столь же реальна,
как столы и стулья. Граница нашего знания
реальности существует, но они постепенно
расширяются. Вполне возможно, что человек,
введя некоторые ограниченные и даже искусственные
понятия, только таким способом сумел
“навести порядок” в природе. Созданная
нами математика может оказаться не более
чем рабочей схемой. Не исключено, что
природа в действительности устроена
гораздо сложнее и в основе ее нет никакого
“плана”. Но и тогда математика как метод
исследования, описания и познания природы
не знает себе равных. В некоторых областях
ею исчерпываются все, что мы знаем. Если
она и не есть сама реальность, то по крайней
мере подходит к таковой ближе, чем любая
другая область человеческой деятельности.
5. Список литературы.
1. Е. Вигнер «Непостижимая эффективность математики в естественных науках (физика наших дней)» УФН 94 (3) (1968) / Е. Wigner, The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the Natural Sciences, Comm. Pure and Appl. Math. 131, 1 (1960)
2. Клайн М. Математика. Поиск истины, М.: Мир, 1988.
3. Вейль Г. Математическое мышление, М.: Наука, 1989.
4. Клайн М. Математика: Утрата определенности, М.: Мир, 1984.
5. Сухотин А.К. Философия в математическом познании, Томск: Издательство томского университета, 1977.

- Эффективность математики
- Эффективность мелиорированных земель и химизация земледелия
- Эффективность менеджмента
- Эффективность менеджмента
- Эффективность менеджмента организации
- Эффективность мероприятий по охране земель
- Эффективность мониторинга и СМК к качеству образовательных услуг
- Эффективность компьютеров в автоматизированной бухгалтерии
- Эффективность контейнерных перевозок
- Эффективность коучинга
- Эффективность креативной рекламы
- Эффективность логистики в современных условиях
- Эффективность логистического обслуживания
- Эффективность массовой коммуникации