數(shù)學(xué)是科學(xué)的工具嗎?

從初中開始答憔,我們就已經(jīng)接觸數(shù)學(xué)和自然科學(xué)了味赃。只不過那時(shí)的自然科學(xué)的學(xué)習(xí),還沒有涉及到高深的數(shù)學(xué)知識(shí)虐拓,那個(gè)時(shí)候的自然科學(xué)學(xué)習(xí)大部分情況下只是在理想模型條件下進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算心俗,很少對(duì)真實(shí)的自然科學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行定量研究。即使那個(gè)時(shí)候老師給我們演示過很多實(shí)驗(yàn)蓉驹,也大都是定性的城榛。除了少數(shù)物理學(xué)科的測(cè)量實(shí)驗(yàn)。

直到态兴,我們?cè)诖髮W(xué)接觸大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)狠持,定量的研究科學(xué)實(shí)驗(yàn)第一次走進(jìn)我們的視野。記的比較清的是“楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)”瞻润,僅僅利用兩個(gè)小孔喘垂,一個(gè)光源,一個(gè)面板绍撞,一把尺子就可以觀察到光居然可以“拐彎”正勒,還可以測(cè)量光的波長,簡(jiǎn)直神奇之至楚午。我們不但可以測(cè)量波長昭齐,而且可以給出它測(cè)量誤差。理解了這個(gè)過程才是進(jìn)入科學(xué)大門的第一步矾柜。

我們的自然科學(xué)是建立在觀測(cè)能力的提升上阱驾,我們通過望遠(yuǎn)鏡就谜,顯微鏡擴(kuò)展我們的眼睛所觀察到的極限。但是從哥白尼建立“日心說”到伽利略在第谷多年觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律里覆,到牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力丧荐,再到愛因斯坦的相對(duì)論得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過程中,不只只有觀測(cè)喧枷,還有借助數(shù)學(xué)的定量描述虹统,邏輯推演,計(jì)算方法去進(jìn)一步推動(dòng)科學(xué)的發(fā)現(xiàn)隧甚。

我們總說自己處于科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)车荔,可是當(dāng)我們反問自己,我們真的具有科學(xué)的思維嗎戚扳,我們學(xué)了那么多年的數(shù)學(xué)忧便,我到底明白數(shù)學(xué)與科學(xué)的區(qū)別在哪嗎?

Keith Devlin在他的《Introduction to mathmatical thinking》一書中這樣寫到帽借,“在自然科學(xué)中珠增,真實(shí)性是通過經(jīng)驗(yàn)方法確立的, 這些方法包括觀察砍艾,測(cè)量以及(作為黃金標(biāo)準(zhǔn)的)實(shí)驗(yàn)蒂教。而在數(shù)學(xué)中,真實(shí)性是通過構(gòu)造一個(gè)證明來確立的脆荷,證明是一個(gè)能夠確立陳述的真實(shí)性的邏輯合理的論證”凝垛。

知乎statphd這樣認(rèn)為,數(shù)學(xué)顯然不是自然科學(xué)蜓谋。因?yàn)閿?shù)學(xué)研究的對(duì)象不是自然苔严。(沒錯(cuò),粗體想說明的就是孤澎,某學(xué)科的研究“對(duì)象”是最能揭示某學(xué)科本質(zhì)的届氢,其他什么研究方法都顯得次要了)數(shù)學(xué)是建立在一定公理體系上的邏輯推演,并不是研究自然現(xiàn)象本身的覆旭,雖然在自然科學(xué)中有廣泛深入應(yīng)用退子。數(shù)學(xué)這幢古老的大廈也不會(huì)因?yàn)槟承┳匀滑F(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)而被直接推倒,能推倒數(shù)學(xué)的型将,只能是它自身的內(nèi)部矛盾寂祥。額,也可以說數(shù)學(xué)是不可證偽的七兜。那數(shù)學(xué)是什么呢丸凭?是形式科學(xué)。什么是形式科學(xué)?自行百度惜犀。铛碑。。最后引用偶像愛因斯坦的一句話:數(shù)學(xué)為何得到比所有其它科學(xué)的珍重虽界,就是它的定理是絕對(duì)肯定和無可置疑的汽烦。而其它科學(xué)卻有一定程度的爭(zhēng)論和存在由于新事實(shí)的發(fā)現(xiàn)而被拋棄的危險(xiǎn)。

維基百科:許多哲學(xué)家相信數(shù)學(xué)在經(jīng)驗(yàn)上不具可否證性[22]
莉御,且因此不是卡爾·波普爾 所定義的科學(xué)撇吞。

那么,科學(xué)是什么呢礁叔?
下面是維基百科給出的定義牍颈,科學(xué)(英語:Science,希臘語:Επιστ?μη)是通過經(jīng)驗(yàn)實(shí)證的方法琅关,對(duì)現(xiàn)象(原來指自然現(xiàn)象颂砸,現(xiàn)泛指包括社會(huì)現(xiàn)象等現(xiàn)象)進(jìn)行歸因的學(xué)科∷酪Γ科學(xué)活動(dòng)所得的知識(shí)是條件明確的(不能模棱兩可或隨意解讀)、能經(jīng)得起檢驗(yàn)的勤篮,而且不能與任何適用范圍內(nèi)的已知事實(shí)產(chǎn)生矛盾都毒。科學(xué)原僅指對(duì)自然現(xiàn)象之規(guī)律的探索與總結(jié)碰缔,但人文學(xué)科也被越來越多地冠以“科學(xué)”之名账劲。人們習(xí)慣根據(jù)研究對(duì)象的不同把科學(xué)劃分為不同的類別,傳統(tǒng)的自然科學(xué)主要有生物學(xué)金抡、物理學(xué)瀑焦、化學(xué)地質(zhì)學(xué)天文學(xué)梗肝。邏輯學(xué)數(shù)學(xué)的地位比較特殊榛瓮,它們是其它一切科學(xué)的論證基礎(chǔ)和工具。
科學(xué)在認(rèn)識(shí)自然的不同層面上設(shè)法解決各種具體的問題巫击,強(qiáng)調(diào)預(yù)測(cè)結(jié)果的具體性和可證偽性禀晓,這有別于空泛的哲學(xué)“用蹋科學(xué)也不等同于尋求絕對(duì)無誤的真理粹懒,而是在現(xiàn)有基礎(chǔ)上,摸索式地不斷接近真理顷级。故科學(xué)的發(fā)展史就是一部人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)偏差的糾正史凫乖。因此“科學(xué)”本身要求對(duì)理論要保持一定的懷疑性,因此它絕不是“正確”的同義詞。

“科學(xué)”不好以簡(jiǎn)短文字加以準(zhǔn)確定義帽芽。一般說來删掀,科學(xué)涵蓋三方面含義:
(1)觀察:致力于揭示自然真相,而對(duì)自然作用由充分的觀察或研究(包括思想實(shí)驗(yàn))嚣镜,通常指可通過必要的方法進(jìn)行的爬迟,或能通過科學(xué)方法——一套用以評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的程序而進(jìn)行的。
(2)假設(shè):通過這樣的過程假定組織體系知識(shí)的系統(tǒng)性菊匿。
(3)檢證:借此驗(yàn)證研究目標(biāo)的信度與效度付呕。
科學(xué)包括基礎(chǔ)科學(xué)與應(yīng)用科學(xué)。基礎(chǔ)科學(xué)僅以通過試驗(yàn)探究自然原理為目的跌捆,其成果一般不容易在短期內(nèi)得到應(yīng)用徽职,如物理、化學(xué)佩厚、生物和地質(zhì)學(xué)姆钉;應(yīng)用科學(xué)則兼有探究原理與關(guān)注應(yīng)用這兩個(gè)方面的動(dòng)機(jī),如醫(yī)學(xué)抄瓦、藥學(xué)潮瓶、應(yīng)用光學(xué)氣象學(xué)钙姊、科技考古學(xué)博弈論毯辅。

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