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公理化方法:意义与范例

时间:2023-07-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:公理化方法之所以重要,是因为数学理论都是用演绎推理组织起来的,每一个数学理论都是一个演绎体系.演绎方法是组织数学知识的最好方法,它能超越技术与仪器的限制,可以极大程度地消除我们认识上的不清和错误.公理化方法的基本构件是概念(定义)、公理和公设,如果有怀疑的地方,也都回归到对基础概念及公理和公设的怀疑.另外,公理化方法的形式简洁性、条理性和结构的和谐性符合美学上的要求.公理化方法具有按照逻辑演绎关系

公理化方法:意义与范例

公理化方法之所以重要,是因为数学理论都是用演绎推理组织起来的,每一个数学理论都是一个演绎体系.演绎方法是组织数学知识的最好方法,它能超越技术与仪器的限制,可以极大程度地消除我们认识上的不清和错误.公理化方法的基本构件是概念(定义)、公理和公设,如果有怀疑的地方,也都回归到对基础概念及公理和公设的怀疑.另外,公理化方法的形式简洁性、条理性和结构的和谐性符合美学上的要求.

公理化方法具有按照逻辑演绎关系分析、总结知识的作用,对近现代数学的发展有极深刻的影响.而且已经远远超出数学的范围,渗透到其他自然科学领域甚至某些社会科学部门,人们试图借鉴和奉行这套逻辑思考方式.

例1 (数学理论)

(1)概率论是一门古老的学科,由于人们对概率概念的不同理解,因此建立起来的理论体系也不完全一样,前苏联数学家柯尔莫哥洛夫(A.N.Kolmogorov,1903—1987)建立了在公理集合论上的概率论体系,给予概率论以严格的逻辑基础,使概率论得到了进一步的发展.

(2)近代数学中的群论,经历了一个公理化的过程.当人们分别研究了许多具体的群结构以后,发现它们具有基本的共同属性,就用一个满足一定条件的公理集合来定义群,形成一个群的公理系统,并在这个系统上展开群的理论,推导出一系列定理.

例2 (物理学)

(1)牛顿在其科学巨著《自然哲学数学原理》中,首先阐明了一些定义,提出以牛顿运动三定律作为公理,而后推导出一系列关于重力和物体运动的深刻规律,系统地运用公理化方法,形成了经典力学体系,其中的万有引力定律很好地整合了伽利略发现的抛物线运动和开普勒发现的天体椭圆运动.(www.xing528.com)

(2)爱因斯坦运用公理化方法创立了相对论理论体系.狭义相对论的出发点是两条基本假设:相对性原理和光速不变原理,以此为前提,爱因斯坦逻辑地演绎出四个推论:尺缩效应、钟慢效应、质量增大效应和质能关系式,组成了狭义相对论的精髓.广义相对论的两条基本假设是:等效原理和广义协变原理,以此为逻辑起点,爱用斯坦将引力场解释为时空的弯曲,阐释了万有引力的本质.

例3 (社会科学)

(1)13世纪意大利著名哲学家、神学家托马斯·阿奎那(T.Aquinas,1226—1274),将理性引进神学,采用公理化方法,从极少数公理、公设出发,应用逻辑演绎写成人类文化史上具有划时代意义的著作《神学大全》,该书被视为中世纪经院哲学巨著,为基督教教义的传播发挥了一定的作用.

(2)17世纪的荷兰哲学家斯宾诺莎(B.Spinoza,1632—1677)的著作《伦理学》,完整标题是《用几何程序证明伦理学》,这部在哲学史上占有一席之地的伟大著作被置于严格的欧几里得的公理化框架中,每一卷都首先为最主要的哲学范畴规定定义,将一些最根本的哲学观点作为公理或公设,然后证明作为定理的那些比较具体的哲学观点.

数学的公理化方法是数理逻辑所研究的一个重要内容.由于数理逻辑是用数学方法研究推理过程的,它对公理化方法进行研究,一方面使公理化方法向着更加形式化和精确化的方向发展,另一方面把人的某些思维形式,特别是逻辑推理形式加以公理化、符号化.这种研究使数学工作者增进了使用逻辑方法的自觉性,在科学方法论上具有示范作用.

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