数学的用处

数学的用处 数学是人的一种逻辑思维方式，是人们理性的研究各种问题的方法总结。 中国古代的数学都是实用型的，由于没有建立理论基础，在宋朝之后就停滞不前了。而西方的数学则是纯粹的思维方式，抽象工具，慢慢的走向了理性，以至现在我们学的都是西方数学。 纯粹的数学可能暂时没有用处，但是也许几十百年后会有作用。比如说矩阵、数论、群论、黎曼几何、偏微分方程……开始出来的时候仅仅是纯粹的数学理论。但是现在却广泛的用于工程计算、密码学、相对论和天文学、物理学中。 应用数学，则是正对某个问题寻找解决方法。其中重要的如数学建模、运筹学、博弈论，都广泛的用于金融、经济、市场分析、公司运营等方面。 数学是一种思维方法，所以数学涉及到社会的方方面面。 其中复杂的数学理论与物理学往往是走得最近的，与信息科学、计算机科学有着很强的联系。而应用数学则与工程科学、经济金融、市场管理等紧密结合。 对于绝大多数人而言，数学是一种解决问题的工具，将问题抽象、建模、解决数学方程、获得结果还原成解决问题的结果。 只有少数的数学家是进行理论研究，为未来科学的发展提供可能的高级解决方法。相当一部分的数学家进入经济学领域和信息科学领域，例如诺贝尔经济学奖有超过一半的都是数学专业毕业的，计算机领域的发明者冯?诺依曼(数学家)和计算机领域最高奖图灵奖(图灵也是数学家)获得者相当一部分也是数学专业出身。 当然如果你并不涉及金融经济、工程应用、数理化生等自然学科的复杂问题，懂一点加减乘除算算自己的工资奖金也够用了。 而高等数学的用途，这个问题回答起来颇为不易，主要原因倒不是用途不清，而是用途太多了，多到这样文章n篇也说不完的地步。敝人不才，愿意举几个例子，抛砖引玉，和大家一起探讨。 高等数学这个词是从苏联引进的，欧洲作为高等数学的发源地，并没有这样的说法。这个高等是相对于几何(平面、立体，解析)与初等代数而言，从目前的一般高校教学，高等数学主要指微积分。一般理工科本科学生，还需要学习更多一些，包括概率论和数理统计，线性代数，复变函数，泛函分析等等，这些都可以放到高等数学范畴里面。当然，这些只是现代数学的最基本的基础，不过，即使是这个基础，就可以应付很多现实的任务。 这里只说说微积分，一言而蔽之，微积分是研究函数的一个数学分支。函数是现代数学最重要的概念之一，描述变量之间的关系，为什么研究函数很重要 呢,还要从数学的起源说起。各个古文明都掌握一些数学的知识，数学的起源也很多很多，但是一般认为，现代数学直承古希腊。古希腊的很多数学家同时又是哲学家，例如毕达哥拉斯，芝诺，这样数学和哲学有很深的亲缘关系。古希腊的最有生命力的哲学观点就是世界是变化的(德谟克利特的河流)和亚里斯多德的因果观念，这两个观点一直被人广泛接受。前面谈到，函数描述变量之间的关系，浅显的理解就是一个变了，另一个或者几个怎么变，这样，用函数刻画复杂多变的世界就是顺理成章的了，数学成为理论和现实世界的一道桥梁。 微积分理论可以粗略的分为几个部分，微分学研究函数的一般性质，积分学解决微分的逆运算，微分方程(包括偏微分方程和积分方程)把函数和代数结合起来，级数和积分变换解决数值计算问题，另外还研究一些特殊函数，这些函数在实践中有很重要的作用。这些理论都能解决什么问题呢,下面先举两个实践中的例子。 举个最简单的例子，火力发电厂的冷却塔的外形为什么要做成弯曲的，而不是像烟囱一样直上直下的,其中的原因就是冷却塔体积大，自重非常大，如果直上直下，那么最下面的建筑将承受巨大的压力，以至于承受不了(我们知道，地球上的山峰最高只能达到3万米，否则最下面的岩石都要融化了)。现在，把冷却塔的边缘做成双曲线的性状，正好能够让每一截面的压力相等，这样，冷却塔就能做的很大了。为什么会是双曲线，用于微积分理论5分钟之内就能够解决。 我相信读者在看这篇文章的时候是在使用电脑，计算机内部指令需要通过硬件达，把信号转换为能够让我们感知的信息。前几天这里有个探讨算法的帖子，很有代表性。Windows系统带了一个计算器，可以进行一些简单的计算，比如算对数。计算机是计算是基于加法的，我们常说的多少亿次实际上就是指加法运算。那么，怎么把计算对数转换为加法呢,实际上就运用微积分的级数理论，可以把对数函数转换为一系列乘法和加法运算。 这个两个例子牵扯的数学知识并不太多，但是已经显示出微积分非常大的力量。实际上，可以这么说，基本上现代科学如果没有微积分，就不能再称之为科学，这就是高等数学的作用。