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数学的精髓不是对错

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偶尔会听人这么说:人生不像数学,没有对错,只要精彩就行。

数学,在许多人的观念里,是一个最最「铁面无私」、只认对错的范畴。数学就是一个讲对错的地方,而别的学科(比如人文学科)就没有那么非黑即白。

我觉得这种讲法固然有理,但是总给人一点点……外行的感觉?就有点像「音乐最重要的就是要好听」这样的观点。

其实数学里有一个词比 incorrect 更可怕,那就是 trivial——这个词一般译作「平凡」。数学家说起 trivial 的时候,往往带着一种鄙夷的口气,「那么明显正确的东西,我脑细胞都不用死一个就知道了」。可见数学研究真正原动力并不是对错,而是「有趣」。一个数学概念一旦 trivial 了,那就比 incorrect 更不值钱。

数学公式

以下的数学公式在某些 RSS 阅读器里可能无法正确显示。

数学是一个人类创造出来的理想世界,所以我们可以在数学的世界里创造任何东西,包括错误的东西,只要通过公理强行定义就可以了,比如前几天刚提到过的单点紧化,或者是更加有名的 1\sqrt{-1} ,就是把错误的、不存在的东西强行定义出来。结果「错误」本身非但不是问题,反而让数学变得无比有趣。比如还有一个非常逆天的例子:

1+2+3+4+5+=1121+2+3+4+5+\cdots = -\frac{1}{12}

你没看错——所有的正整数之和等于 -1/12。这么鬼畜的结论,在物理里的量子场论中居然有实际意义!我其实不懂量子场论,就不在这里装蒜了,感兴趣的可以移步到知乎。1

不过也可以举一个反例,就是许多人小的时候也许都尝试过的「定义 1/0」——如果 -1 都能开根号,为什么不能定义一个数来表示 1/0 呢?

假设我们把 1/0 定义成 🤔 好了。假设 🤔 能够像别的实数一样运算的话,那么根据乘法结合律可以得 (🤔×0)×0=🤔×(0×0),但前者 (🤔×0)×0=1×0=0,而后者 🤔×(0×0)=🤔×0=1,这就矛盾了。于是我们只能假设 🤔 是不符合结合律的。还可以举出其他例子来证明 🤔 还不能满足其他各种运算法则,最后 🤔 只能孤零零地成为一个奇怪的符号,无法参与任何有意义的运算。不是说 🤔 本身是一个错误,而是即便把它定义出来,它也很无聊,不能为数学世界增光添彩。

数学其实无所谓对错的,只要精彩就行。

Footnotes

  1. https://www.zhihu.com/question/658150175