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數學

Mandelbrot集合,用動態系統畫的一款碎形幾何圖形

數學定hông看做是咧研究數量、結構、空間佮變動的學問,有寡數學家共數學當做是公設佮定義透過推論得著的智識

逐个社會咧測量土地、處理界界、預測天文事件‧‧的時差不多攏會得看著應用數學的影,數學通常是咧搜揣模式,無定著愛佮應用有底代,毋過Eugene Wigner捌講過"數學傷過頭仔有效",上'純'的數學定揣著上實際的應用,現此時的自然科學、工程、經濟醫學攏著看數學有新發展無。

希臘語的μάθημα (máthema)表示"科學、智識、學習",μαθηματικός (mathematikós)表示"佮意學物件",英語共數學寫做mathematics,簡寫做maths (聯邦英語),math (美國英語)。

數學的歷史


數學的演變會得看做講抽象的主題抑是程度直直咧增加,上早的抽象凡勢是數學,了解講兩粒蘋果佮兩粒柑仔敢若有甚物相仝的所在,數學就開始發展啊。

史前的人類會曉算具體的物件,嘛知影欲按怎算抽象的數量,像講時間、季、...),會曉算,閣來就是算數(像加、減、乘、除)。

毋過欲算著愛會當寫佮一套數字系統,史前的人類凡勢是佇塗跤畫巡抑是佇柴頭刻巡來表示數量。印加帝國無書寫系統,怹利用索仔拍結的方法來算數,號做khipu。

數學的發展佮測量土地、處理界界、預測天文事件有真密切的關係,因為有需要,數學內底處理空間結構變動的研究綴咧發展,較路尾,欲解決燒佮的問題,數學物理學嘛開始發展。

除去往過遮的研究的主題,數學到今嘛猶原一直咧創新。

純數學佮應用數學


有僫解決的問題就需要數學,往過像商葉、土地測量、天文學;現此時大部份對自然科學得著靈感,誠濟數學家嘛是物理學家、像以早牛頓(Newton)發展微積分、理查‧費曼(Richard Feynman)發展費曼經濟徑積分,這馬透過處理佮對物理的深入了解,就發展出弦論 (string theory)。

有問題欲解決,研究相關的數學了後,就會得一直應用遮的數學,共有共同基礎的數學抾做伙,一寡觀念會得疊做伙,19世紀的時,就按呢共數學分做應用數學佮純數學。

數學予人感覺優雅,凡勢伊的本質就是美學,凡勢伊本身有一種美感,毋過這攏真僫明確表達,簡單性佮普遍性是數學兩个真重要的特色,遮的看起來鬥袂做伙的性質有當時仔會當結合,像講共一寡無仝分支的數學一體化,抑是發展會使共同計算的家私,純數學粗粗看敢若伊的美感有寡價值,簡單數學有趣味,毋過研究一个進展了後,純數學定會變成應用數學。

數學符號

數學的文章無蓋好讀,霍金(Stephen Hawking)1988出的時間簡史 (A Brief History of Time)內底干焦有一條數學公式,因為出版商講每一條公式就會共銷路降一半。

數學家真嚴格要求愛共想欲表達的寫清楚,總是數學猶是敢若法律條文遐歹讀,數學家擴充自然語言,用定佮真明確的數學名詞、數學符號佮文法(語法)來達到嚴格的目標,有一寡名詞借用普通的名詞,毋過意思無底代,像環(ring)、(group)、類 (category);有的名詞是數學專用的,像同倫(homotopy)、希伯特空間(Hilbert space),聽講彭加勒(Henri Poincaré)hông選入去法國研究院(Académie Française)就是欲請伊來定義automorphe

數學佮科學


高斯(Carl Friedrich Gauss)講數學是科學的女王,數學物理學家萊德曼(Leon M. Lederman)剾洗講物理學家干焦順趁數學家,數學家干焦順趁上帝,雖罔遮爾過謙的數學家真僫揣。

數學研究的範圍


早期的數學為著商業、測量、預測天文現像,發展結構、空間、變動的研究,像代數(algebra)、幾何學(geometry)、分析(analysis), 後來,沓沓閣發展到邏輯佮簡單的基礎系統(foundations)佮較實用的應用數學(applied mathematics)。

數學主要的研究


遮列的是較主要的研究題目,較完整的研究主題請參考數學主題列單。

數量 (Quantity)

咧處理數目、集合、大細(size)這類的問題佮走揣處理的方法。

自然數整數比數實數複雜數 )
數目 – 自然數 – 整數 – 比數 – 實數 – 複雜數 – Hypercomplex numbers – Quaternions – Octonions – Sedenions – Hyperreal numbers – Surreal numbers – Ordinal numbers – Cardinal numbers – p-adic numbers – Integer sequences – 數學定數 – Number names – 無限 – 基底 (Base)]]

變動 (Change)

咧處理數目佮函數的變化。

算數 (Arithmetic)微積分向量微積分分析 (Analysis)
微分方程 (Differential equations)動態系統 (Dynamical systems)混沌理論 (Chaos theory)
算數 (Arithmetic) – 微積分 – 向量微積分 – 分析 (Analysis) – 微分方程 (Differential equations) – 動態系統 (Dynamical systems) – 混沌理論 (Chaos theory) – 函數列單

結構(Structure)

咧處理大細 (size)、對伨 (symmetry)佮一寡數學結構 (mathematical structure)的問題。

抽象代數數論群論 (Group theory)
TopologyCategory theoryOrder theory
抽象代數 – 數論 – 代數幾何學 – 群論 (Group theory) – Monoids – 分析 (Analysis) – Topology – 線性代數 (Linear algebra) – 圖論 (Graph theory) – Universal代數 (Universal algebra) – Category theory – Order theory – Measure theory

空間關係(Spatial relations)

會當看的數學。

Topology幾何學三角法微分幾何學碎形幾何學 (Fractal geometry)
Topology – 幾何學三角法 – 代數幾何學 – 微分幾何學 – 微分topology (Differential topology) – 代數topology (Algebraic topology) – 線性代數 – 碎形幾何學 (Fractal geometry)

Discrete 數學 (Discrete mathematics)

咧處理簡單會當一个一个算的物仔。



CombinatoricsNative集合論 (Naive set theory)計算理論 (Theory of computation)密碼學 (Cryptography)圖論 (Graph theory)
Combinatorics – Native集合論 (Naive set theory) – 計算理論 (Theory of computation) – 密碼學 (Cryptography) – 圖論 (Graph theory)

應用數學 (Applied mathematics)

咧解決現實問題的數學。

數學物理學 (Mathematical physics) – MechanicsFluid mechanicsNumerical analysis – Optimization – 機率 – 統計學 – Financial mathematics – Game theory – Mathematical biology – 密碼學 (Cryptography) – 資訊理論 (Information theory)

定理 (Theorems)

這列一寡毋是數學家嘛會感覺心適的定理,完整的資料請參考定理列單。

直角定理 (Pythagorean theorem) – Fermat最後定理 (Fermat's last theorem) – Gödel's incompleteness theorems – Cantor's diagonal argument – 四色定理 (Four color theorem) – Zorn's lemma – Euler's identity – Church-Turing thesis– Riemann hypothesis – Continuum hypothesis – Central limit theorem – 算數基本定理 (Fundamental theorem of arithmetic) – 代數基本定理 (Fundamental theorem of algebra) – 微積分基本定理 (Fundamental theorem of calculus) – Fundamental theorem of projective geometry – Gauss-Bonnet theorem.

猜測 (Conjectures)

這列一寡當咧研究的問題,完整的資料請參考猜測列單。

Goldbach猜測 – Twin prime conjecture – Collatz conjecture – Poincaré conjecture – classification theorems of surfaces – P=NP

另外,有的數學家認為continuum hypothesis佮ZFC無底代,免插伊;有的較積極咧研究。

基層佮方法(Foundations and methods)

咧思考數學的本質佮數學欲按怎研究。

Philosophy of mathematics – Mathematical intuitionism – Mathematical constructivism – 數學的基層 (Foundations of mathematics) – 集合論 – 符號邏則 (Symbolic logic) – 模型論 (Model theory) – Category theory – 邏則 – Reverse Mathematics – Sò͘-ha̍k hû-hō-pió (Table of mathematical symbols)

數學史佮數學家

請參考數學史列單

數學史 – 數學年表 – 數學家 – Fields獎 – Abel Prize – Millennium Prize Problems (Clay Math Prize) – International Mathematical Union – Mathematics competitions – Lateral thinking – Mathematical abilities and gender issues

數學的痕影

數學佮建築 – 數學佮教育 – 數學佮音樂

對數學的誤解


數學毋是一个甚物問題攏解決掉的系統,伊內底猶真濟愛研究的問題。

假數學看起來親像數學,伊無佇學術界接受監督,有時仔閣是數學家變的,伊通常是咧討論較有名的問題,毋過伊閣毋是用人證明過的理論做基層來證明,假數學佮數學就敢若假科學佮科學親像,這款代誌會來發生的原因有:

  • 無符合嚴格的要求。
  • 因為某一寡因素,無遵照數學論文愛先經過同僚審查,佇學術期刊發表、... 遮的程序。
  • 對文獻無蓋了解。
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