亚洲第一位菲尔兹奖得主小平邦彦的数学世界( 二 )


▌数学的唯一理解方法
即使不做研究,只是阅读有关数学的书和论文,也非常费时 。如果只读定理部分而跳过证明过程的话,似乎很快就能读完两三本书 。但是实际上,跳过证明的阅读方式如浮光掠影,留下的印象非常浅,结果多会一无所得 。想要理解数学书,只能一步一步遵循证明过程 。数学的证明不是单纯的论证,还具有思考实验的意味 。
所谓理解证明,也不是确认论证中是否有错误,而是自己尝试重现思考实验的过程 。换言之,理解也可以说是自身的体验 。不可思议的是,除此之外数学没有其他的理解方法 。物理学的话,即便是最新的基本粒子理论,只要阅读通俗读物,尽管读者与专家的理解方法不同,多少还是能大致理解或者至少自己觉得好像理解了 。这就是外行人的理解方法,它与专家的理解方法不同 。但是数学不存在外行人的理解方法,所以没人可以写出关于数学最近成果的通俗读物 。
▌“丰富的”理论体系
现在数学的理论体系,一般是从公理体系出发,依次证明定理 。公理系统仅仅是假定,只要不包含矛盾就行 。数学家当然具有选取任何公理系统的自由 。但是实际上,公理系统如果不能以丰富的理论体系为出发点,便毫无用处 。公理系统不仅不包含矛盾,而且还必须是丰富的 。考虑到这点,公理系统的自由选择范围就非常有限 。在说明这个问题时,假设把数学的理论体系比作游戏,那么公理系统就相当于游戏规则 。
公理系统越丰富意味着游戏越有趣 。例如在围棋盘上布子的棋类游戏,现在我们熟知共有四种类型:围棋、五子棋和两种朝鲜围棋 。换言之,此刻我们所熟知的公理系统只有四种 。除这四种以外,还有没有其他有趣的游戏呢?例如四子棋、六子棋或者更普遍化的n 子棋又会是如何呢?其实下 n 子棋,当 n 小于 4 时先手必胜,即刻分出胜负,所以索然无味;而当 n 大于 6 时,则永远分不出胜负,也毫无趣味 。发现新的有趣游戏并不容易 。
当然这只是我个人的想法,不过现在大概不太能再发现一个与围棋趣味相当的游戏了 。数学也是同理,发现丰富的公理系统也极其困难,因此实际上根本不存在公理系统的选择自由 。
▌理论中丰富的普遍化
数学家通常本能地偏爱“普遍化” 。例如假设存在一个基于公理系统 A 的丰富的理论体系 S,那么下面的情况是很容易想到的,从 A 中去掉若干公理得到公理系统 B,再从 B 出发将 S “普遍化”,得到普遍性理论体系 T 。稍加思索就觉得 T 是比 S 更丰富的体系,因为 T 是 S 的“普遍化”结果,但是在大多数情况下,实际尝试“普遍化”后会发现,T 的内容与预想相反,多是贫瘠不堪,令人失望 。此时,与其说 T 是 S 的“普遍化”,还不如说是 S 的“稀疏化” 。当然,并不是所有的“普遍化”都等同于“稀疏化”,数学自古以来都是通过“普遍化”而发展起来的 。不过不得不说的是,近来的理论“普遍化”不断落入“稀疏化”的怪圈之中 。
那么,能发展成为丰富理论的“普遍性”,其特征是什么呢?进一步说,作为丰富理论体系出发点的公理系统,其特征又是什么?现代数学对上述问题都不感兴趣 。例如群论显然是比格论更为丰富的体系,但是比起格的公理系统,群的公理系统的优势是什么呢?此外,拓扑学、代数几何、多变量函数论等基本层的理论出发点(看起来似乎)都是不值一提的“普遍化”理论,即用函数替换以前的常数作为上同调群的系数 。为什么说这实际上是非常丰富的“普遍化”呢?与此相反,连续几何被视为射影几何令人惊叹的“普遍化”,但为什么其发展停滞不前呢?将数学作为一种现象直接观察时,会发现这类问题不胜枚举 。
这些问题都是完全没有价值的愚蠢问题吗?抑或能否建立一门以回答此类问题为目标、研究数学现象的学科,即数学现象学呢?这些问题,我也不清楚 。不过我确信,如果能够建立这门学科,那它一定会非常有趣 。不过从一开始会有一个明显的难题,那就是在开始研究数学的现象学前,首先必须对数学的主要领域有一个全面的、大概的了解 。正如我在上文中提到的,解决这个难题需要花费大量的时间 。这也是无法撰写数学现代史的原因所在 。
以上就是一些有关小平邦彦先生的简单介绍 。小平先生一生都在谦逊平和中坚持着自己所爱之事 。他又是怎样看待他数学的一生呢?他对日本的数学发展又有怎么样的见解?而这些见解在当今的我国又是否适用呢?推荐给大家两本小平邦彦先生的新书《惰者集》和《几何世界的邀请》,一起走近小平先生的数学世界 。