典数学时期,无论是东方还是西方,数学美学仍具有一定的神秘色彩。二是这 时期的数学美主要表现为数学理论、图形之中关系的定理和公式所呈现出来的 数学形态美及语言美,表现形式还是低层次的,浅层次的,对于高层次的,深 层次的美虽有涉及,但是数量甚少且研究的不深入,所以,古典时期的数学美 仍处于萌芽阶段。
2。2 发展阶段
2。2。1 现代数学时期
17 世纪在数学史上很引人注目,数学的研究进入了许多广阔的新领域。耐 普尔发现数,哈里奥特与哈特雷德记号和编纂代数,开普勒的星星运动定律, 伽利略的动力学,迪卡尔的现代解析几何,为牛顿、莱布尼兹发明创造微积分 做好了预备工作 4。变量数学、高等数学等数学分支随着微积分的问世产生了, 所以17 世纪是现代数学的开端。17 世纪直至现在,称为现代数学时期。数学美 的发展在这一时期有以下三个特点。
第一,数学美的表现形式已经由低、浅层次上升到高、深层次,主要是由 数学理论的内部构造所表现出来的神秘美感。
第二,数学家们已经形成了特有的思想方法论。他们致力于探究数学美的 应用。
第三,众人突破了传统的数学美思想,对数学美的审美有了较为统一的标 准。
2。2。2 数学美发展的未来
数学是一门永远都在被研究探讨,被创新的科学。随着时代的进步,人们 对数学的研究也在不断地深入。根据数学发展的趋势以及计算机对数学的影响, 数学家们对数学美的未来作如下的估计。
第一,数学的对象将会大大扩展,它的应用范围将大大扩充。展望数学美的 未来,数学的很多老学科将得到进一步的创新与发展,许多新学科将会应运而生, 各门学科日益数学化。这样就可以体现数学与其他学科的交叉美 5。
第二,建立新的概括性概念,更高的抽象程度将保证数学的统一。在未来, 各个数学分支之间的联系有日益减弱的趋势,但是新的概念的建立,新的更高
程度的抽象将会在那些相互离得很远的领域中揭示出统一的东西,这将保证数 学的基本部门的方法有统一性及深刻的相互渗透 5。
未来的数学是真、善、美的统一。数学方法应用于美学,可以解决美学家 们想解决又解决不了的基本理论问题,使美学从定性研究走向定量的研究,能 充分发挥美学的作用。然而数学与美学的彻底结合不是短时间内就能达到的, 需要美学家和数学家长期合作研究,优势互补 6。
3 数学美基本特征
3。1 简洁性
我国数学家华罗庚教授说,用来解释宇宙那么大、粒子那么小、火箭如此 快、生物如此神秘的且每天用的最多的科学,便是数学了 7。数学的用途之所 以如此之广,是由其自身的特点决定的。简洁原本就很美,而数学的首要特点 就在于它的简洁性。数学家 L.J.莫德尔说:“简洁性是数学最重要的特征”8简洁性可从三个方面来介绍:统一美、符号美、抽象美。
3。1。1 统一美
所谓统一美,就是指部分与部分、部分与整体、整体与整体之间的某种共 同性、关联性或一致性,它能给人一种整体和谐的美感。数学对象的统一性通 常表现为数学理论的统一,数学概念、方法、规律的统一,数学和其它科学的统 一等。文献综述
在数学中,有许多体现数学统一美的例子。比如,欧几里德的《几何原本》, 把一些空间性质简化为点、线、面、体几个抽象概念和五条公设及五条公理,并 由此导出一套比较完善的演绎理论体系,显示出高度的统一性 9。又如,在体积 计算中,有“万能计算公式”,它能统一的应用于棱柱、圆柱、棱锥、圆锥、 棱台以及圆台的体积计算 10。牛顿通过力学的数学化建立了经典力学体系。科 学的数学化使得数学与物理学趋于统一,物理学的诸多知识理论都离不开数学 方法的应用,它们的理论表述也离不开数学形式。