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从欧几里得到布尔巴基:数学教育的转变

【摘要】:然而有趣的是,布尔巴基要求加入美国数学会的申请被拒绝了。理由很简单,因为美国数学会认为,世界上没有这个名叫布尔巴基的人。布尔巴基强烈抗议,然而没有用。因为事实上确无此人,布尔巴基是一个集体的笔名。布尔巴基们把数学归结为“研究抽象结构的理论”。布尔巴基的书,成为数学家们的高级教程。欧几里得、柯西、布尔巴基,他们是站在数学发展的前沿进行再创造活动。

目前,世界上有数以万计的数学家,他们孜孜不倦地在数学的矿山里开掘。由于他们的劳动,新概念、新定理、新猜想、新问题如雨后春笋般地冒出来。据统计,《美国数学评论》每年摘引的新定理不下20万条!

这些新定理的命运如何呢?

它们中的绝大多数,或由于平凡,或由于繁琐,或由于过于专业,或由于其他不知道的原因,被束之高阁,被人们忘却,甚至根本不被人们注意——那就连忘却也谈不上了。

它们中的少部分,曾受到同行专家的青睐,被写入综合性论文,写入专著,甚至载入史册,成为数学工作者或其他科技工作者学习研究的基本参考资料。

只有极少极少的部分,由于它既基础又重要,或特别简单有趣,所以能进入小学、中学大学的课堂,成为人类代代相传的珍贵遗产中的一部分。

从浩如烟海的原始文献到提纲撮要的综合报告、自成体系的专著,再到能引导初学者跨越科学之门的教材,需要人们付出艰苦繁重的劳动,需要数学上的再创造。

这种再创造的劳动果实为科学界所共享,为学习者所需要。干得出色,就会受到热烈的欢迎、高度的评价。

从古至今,都是如此。

欧几里得的《几何原本》,是第一个取得了辉煌成就的对数学材料进行再创造的范例。它影响数学家和科学家的思维方式达2000年之久。直到今天,它仍然没有退出中学课堂!

19世纪法兰西科学院院士柯西,对积累了200多年的微积分成果进行了再创造的研究,写出了迈向严密的微积分王国的第一部教程——《分析教程》。年轻的挪威数学家阿贝尔在他的文章中赞扬道:“每一个在数学研究中喜欢严密性的人,都应该读这本杰出的著作!”(www.chuimin.cn)

进入20世纪,数学的发展越来越迅速,这种再创造的工作显得更加重要和必需。有需要就有动力,于是一批有胆有识之士义无反顾地为此献身。

尼古拉·布尔巴基,现代最著名的法国数学家,已经出版了皇皇巨著《数学原理》的前40卷。这部尚未完成的数学百科全书的目的是“对数学从头探讨,并给予完全的证明”。《数学原理》在国际数学界引起了强烈反响,它和它的作者获得了很高的声誉。

然而有趣的是,布尔巴基要求加入美国数学会的申请被拒绝了。理由很简单,因为美国数学会认为,世界上没有这个名叫布尔巴基的人。布尔巴基强烈抗议,然而没有用。因为事实上确无此人,布尔巴基是一个集体的笔名。

布尔巴基们把数学归结为“研究抽象结构的理论”。他们认为,集合论是数学大厦的地基,而大厦的骨架由三种最基本的结构——母结构组成。这三种母结构是:序结构、代数结构、拓扑结构。比如,我们熟悉的实数有大小,这是序结构;有四则运算,这是代数结构;有连续性,这是拓扑结构。

母结构加进新的公理,产生子结构。不同的结构结合起来,产生复合结构。布尔巴基们认为,研究今天已有的和未来可能产生的种种结构,就是纯数学的特征。

有了结构观点,数学的核心部分就条理化、系统化了。布尔巴基的书,成为数学家们的高级教程。

这样看来,从古到今,数学成果的整理加工与再创造,都是有益的、受人赞扬的、影响深远的。

欧几里得、柯西、布尔巴基,他们是站在数学发展的前沿进行再创造活动。他们的书,首先是为了数学家的学习,然后才进入课堂,成为教材的蓝本。所以,人们通常不称他们为教育数学家。其实广义地说,他们的工作确实应当算是教育数学的活动。

但是,离开了数学发展的前沿,在数学的大后方,面对着似乎是早已熟悉的材料,面对着中小学及大学教程的“老生常谈”,还有没有数学研究的余地呢?还有没有再创造的必要与可能呢?如果只剩下“教学法加工”,教育数学就无事可做了。