科学的数学化
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论小学数学教学方法科学化(详情)论小学数学教学方法科学化小学数学教学方法的科学化是一个重要的议题,因为它是学生开始数学学习的基础阶段,需要教师采用适当的教学方法来帮助学生建立数学学习的兴趣和信心。
以下是一些可能有助于实现小学数学教学方法科学化的建议:1.关注学生的兴趣和需求:教学方法应该尽可能地与学生的兴趣和需求相符合。
例如,对于年龄较小的学生,可以使用游戏化的教学方式,让他们在玩耍中学习数学。
而对于年龄较大的学生,可以使用更抽象、更系统的数学教学方式。
2.强调实践和互动:数学是一门需要实践和互动的学科。
教师应该为学生提供更多的实践机会,例如让学生在实际情境中解决数学问题,并鼓励学生与教师和其他学生互动。
3.使用现代教育技术:现代教育技术,如多媒体教学、在线学习平台等,可以为数学教学提供更多的可能性。
教师可以利用这些技术来创造生动、有趣的教学环境,帮助学生更好地理解数学概念。
4.关注个性化教学:每个学生都有自己的学习方式和节奏。
教师应该关注个性化教学,根据学生的特点来设计教学方案,以满足他们的需求。
5.持续学习和改进:教师需要不断学习和改进自己的教学方法,以适应不断变化的教学环境和学生的需求。
可以通过参加培训课程、与其他教师交流经验等方式来提高自己的教学水平。
总之,小学数学教学方法的科学化需要关注学生的兴趣和需求、实践和互动、现代教育技术的应用、个性化教学以及持续学习和改进等方面。
小学数学教学方法有哪些以下是小学数学教学方法的一些主要内容:1.示范教学:教师通过展示正确的过程和结果来教学生如何做,这是一种最基本的教学方法。
2.探索式教学:鼓励学生通过探索、实验和合作来解决问题,这种方法有助于培养学生的创新思维和合作能力。
3.游戏化教学:将数学概念和问题融入游戏中,让学生在学习中感到乐趣,这种方法有助于提高学生的学习兴趣。
4.结构化教学:将数学概念和问题组织成结构化的形式,让学生更容易理解和记忆,这种方法有助于提高学生的记忆力和理解能力。
数学化科学方法在现代科学中的作用科学方法是现代科学发展的重要基石。
而数学化科学方法则是一种重要的科学方法,为现代科学发展注入了强大的动力。
数学化科学方法是指通过数学方法和技术对自然现象进行定量分析、模拟和预测的方法。
数学化科学方法对现代科学的发展起到了至关重要的作用。
在本文中,笔者将从以下几个方面阐述这种方法的重要性:1. 数据分析与模拟数学化科学方法最大的特点是可以通过数据分析和模拟,来深入了解和研究自然现象。
在现代科学中,大量的数据与信息需要进行分析和处理,而数学化科学方法可以在这个过程中扮演重要的角色。
以气象学为例,通过对天气数据的收集和处理,科学家可以对天气情况进行分析和预测。
而数学化科学方法同样可以帮助气象学家更好地理解气象现象。
只有通过对观测数据进行分析和模拟,才能够更深入地了解气象现象的本质和规律。
2. 精确计算与预测数学化科学方法还能够提供精确的计算和预测,让科学家们能够更准确地预测自然现象的变化和趋势。
在物理学中,科学家们通常需要计算各种力、速度和加速度等物理量,而数学化方法为他们提供了全方位的计算方式。
同时,数学化科学方法还能够帮助科学家们进行模拟和预测。
通过对自然现象进行建模和模拟,科学家可以预测未来的发展趋势,甚至可能发现全新的自然规律。
3. 优化设计与效率提升数学化科学方法也可以帮助科学家进行优化设计和效率提升。
在工程学中,科学家们需要基于各种实验和研究结果,设计并制造出高效且具有优异性能的机器和设备。
而数学化科学方法则为他们提供了有效的工具和技术,来模拟机器和设备的性能,并优化其内部结构,提高其工作效率。
4. 控制和调节数学化科学方法还可以用于控制和调节自然现象。
在生态学领域,科学家们通常会利用数学模型来分析生态系统的动态变化,了解其内部机制,进而采取措施来进行调控。
以城市规划为例,数学化科学方法可以为城市规划者提出一些有效的方案和措施,以提高城市环境的质量和可持续性发展程度。
数学化报告随着科学教育的发达,“数学化”这一词语被提到的频率一下就高了起来。
我们先来理解一下什么叫做数学化,人们运用数学的方法观察现实世界,分析研究各种具体现象,并加以整理组织,以发现其规律,这个过程就是数学化;简单地说,数学地组织现实世界的过程就是数学化。
现实世界自始至终贯串在数学化之中,我们常把由现实世界直接形成数学概念的过程称为“概念化”的数学化,它往往随着不同的认知水平而逐渐得到提高;与此同时,对这个概念的形成过程进行反思,作更为抽象与形式的加工,再用它来解决现实世界的问题,通过现实世界的调节作用,使数学化得到进一步的发展与演化,而由此形成的新的方法手段又能用于组织更高一层的现实世界,并产生新的数学概念。
现实世界的数学化就是这样,通过两者交融在一起,经常地相互反馈信息,促使数学现实世界与数学化持续不断地发展与提高,这就是数学科学持续发展的动力,这也同样应该成为数学教育持续发展的动力。
反思是数学化过程中的一种重要活动,它对数学活动的核心和动力。
数学的不少发现来自于直觉,而分析直觉、作出表达与解释,从而深入理解、作出判断并确认其推理过程,则是通向数学化的道路。
必须让学生学会反思,对自己的判断与经历的活动包括语言表达进行思考并加以证实,以便有意识地了解自身行为后面潜藏的实质,只有这样的数学教学——以反思为核心——才能使学生真正深入到数学化过程之中,也才能真正抓住数学思维的内在实质,从而借助自己的数学知识与数学方法来为各种错综复杂的具体现象构造相应的数学模型,并解决实际问题。
“数学化”是一种组织与构建的活动,它运用已有的知识与技能去发现未知的规律、关系和结构。
根据特莱弗斯(Treffers)和哥弗里(Goffree)的提法,要以在数学化的过程中区分水平的和垂直的两种成分。
为了实现数学化的过程,首先要将问题运用数学的方式来陈述,即为了通过图式化与形象化的手段来发现规律与关系,首先必须从一般的背景中确认特殊的数学。
胡塞尔对自然科学数学化的批判与拯救胡塞尔是20世纪哲学界的重要人物之一,以其对现象学的贡献和对自然科学的批判而著称。
在其著作《自然科学的危机》中,胡塞尔对自然科学数学化的现象进行了深入的批判,并试图通过文化哲学的拯救来找到自然科学的出路。
首先,胡塞尔认为,自然科学数学化的过程导致了科学与现实之间的割裂。
数学是一种抽象的工具,它可以帮助科学家们将实验数据进行定量化,从而让他们更好地理解、分析和预测自然现象。
然而,数学的抽象性也导致科学家们忽略了现实世界的具体特征,他们只关注数据间的关系,而不关注数据背后的自然现象本身。
这种关注关系而忽略内容的科学方法导致了自然科学与现实之间的深刻分裂,使得自然科学不再能够为人类提供对现实的全面解释和理解。
其次,胡塞尔认为,自然科学的数学化过程也导致了科学研究中的价值判断被淡化。
科学家们将所有现象都看作是客观存在的,他们试图从客观的角度来研究自然现象,而忽略了自己在研究过程中所持有的价值观念。
这种将价值判断排除在外的做法在某种程度上是合理的,因为科学的研究必须遵守客观规律。
但是,这也导致了科学研究的“无所向往”和目的的缺失。
如果科学家们不关注自己所持有的价值观念,那么他们将永远无法回答科学研究的“为什么”问题。
最后,胡塞尔认为,自然科学数学化的现象也带来了科学权威的问题。
科学家们通过对数据抽象和数学处理来解决科学问题,但是这种方法不能保证每个科学结论都是真实和正确的。
因此,胡塞尔认为,科学研究中需要建立一种哲学考虑科学方法的方法,以便找到科学研究中潜在的错误和偏见。
针对以上问题,胡塞尔提出了文化哲学的拯救方法,他认为人类文化中的其他领域,如艺术、文学、哲学等也可以为自然科学提供必要的启示和帮助。
这些领域探索了人类经验中的感性层面和价值维度,可以使自然科学获得更全面的理解和解释。
总之,胡塞尔对自然科学数学化的批判引起了人们对科学方法和价值的反思。
胡塞尔的观点提醒我们,要想理解自然现象,需要从现象本身入手,而不是仅仅关注数学关系。
科学与数学化有一句著名的格言:数学比科学大得多,因为它是科学的语言。
首次提出这种见解者是大约400年前伟大的自然科学家伽利略。
他是世界上第一个使用数学语言:v=32t(这里32表示32英尺,相当于9.76米,已和重力加速度g的值接近)来表述自由落体运动,从数量关系上深刻地揭示了重力场中自由落体运动的内在规律。
在人类长期实践中总结、概括发展起来的数学,为人类理性天性中所固有,并在人类特性和人类历史中占有着不亚于语言、艺术或宗教的地位。
特别是今天,数学方法和科学技术已”形影不离”,正发生着翻天覆地的影响。
在现代认识和实践活动中,人们更多、更强烈地谈论着数学的作用,把我们所处的时代称为”知识数学化”的时代。
一些物理学家声称:数学在其知识和活动领域中不单是计算的工具,如若没有数学,连认识生产进行过程也是不可能的。
数学在当代已变成了社会的生产力。
现在就那些尚未应用数学研究方法而只作定性分析的领域,诸如自然现象、经济学、医疗卫生、组织生产、经营管理等等,都在急速地寻求数量上的规律并且广泛地应用严格的数学方法。
今日知识的数学化不是说要把全部认识都归结为建立逻辑的和计算的图式上,也不是不许进行试验和直接观察。
数学化的目的在于:从准确列举的前提中得出逻辑的结果,这些结果也包括直接观察可得到的;把通常沉积下许多次要影响的极复杂的过程变为可进行逻辑和数学分析的过程;除掉已确定的事实外,借助数学的分析确定新的规律;获得借助计算预报现象过程的可能性,与现象的实际过程不但取得质量上的一致,而且还取得数量上的一致。
总之,知识的数学化不只在于利用已经是现成的数学方法和结果,而且在于创建一个特有的数学方式,使其能准确又完全地描述我们周围的实际世界,并将获得的结果应用到实践活动中去。
数学源于实践,并在实践中得到检验;知识与实践活动,都有赖于数学这一强有力的工具的协助。
当18世纪初人们对机械运动有着迫切而深刻的研究时,促使牛顿等人创建了宏伟的数学分析体系,并成了近200年来自然科学和工程科学取得惊人进步的基础。
数学科学化进程对小学数学教学的影响数学是一门抽象而又实用的学科,它在人类社会的发展中起着重要的作用。
数学科学化进程的推进,不仅改变了数学的研究方法和思维方式,也对小学数学教学产生了深远的影响。
本文将从数学科学化的定义、数学科学化进程对小学数学教学的影响以及小学数学教学中的应对措施等方面进行探讨。
一、数学科学化的定义数学科学化是指将数学研究从经验和直观的层面提升到理论和推理的层面,通过严密的逻辑推导和精确的定义来发展数学。
数学科学化的核心是建立数学的公理体系,通过逻辑推理和证明来发展数学理论。
二、1. 提高教学质量数学科学化进程的推进,使得小学数学教学更加系统化和科学化。
教师在教学中可以根据数学科学化的原则,有针对性地设计教学内容和教学方法,提高教学质量。
同时,学生也能够更好地理解数学的概念和原理,提升数学思维能力。
2. 培养创新思维数学科学化进程注重培养学生的创新思维能力。
在小学数学教学中,教师可以通过引导学生进行问题解决和推理证明等活动,培养学生的逻辑思维和创新思维能力。
这有助于学生在解决实际问题时能够灵活运用数学知识,提高解决问题的能力。
3. 培养数学兴趣数学科学化进程的推进,可以使小学数学教学更加生动有趣。
教师可以通过引入数学的历史背景、数学的应用等内容,激发学生对数学的兴趣。
同时,数学科学化也为小学数学教学提供了更多的教学资源和工具,如数学软件、互动教具等,使得教学更加多样化和趣味化。
三、小学数学教学中的应对措施1. 教师培训和专业发展为了适应数学科学化进程对小学数学教学的要求,教师需要不断提升自己的数学知识和教学能力。
学校应该加强对教师的培训和专业发展,提供相关的教学资源和教学方法指导,使教师能够更好地应对数学科学化进程的挑战。
2. 创新教学方法在小学数学教学中,教师可以尝试采用一些创新的教学方法,如项目制学习、合作学习等,激发学生的学习兴趣,培养学生的创新思维能力。
同时,教师还可以通过引入数学实践活动、数学游戏等方式,使数学教学更加生动有趣。
小学数学实验教学的“数学化”探寻我们来了解一下“数学化”的概念。
所谓“数学化”,指的是将日常生活中的问题与数学联系起来,通过数学的方法去解决这些问题。
这一概念的提出,充分体现了数学的普适性和实用性,也为小学数学实验教学提供了理论依据。
1. 培养学生的数学思维能力。
通过实际问题的数学化处理,培养学生分析问题、抽象问题、解决问题的能力。
2. 激发学生的学习兴趣。
将数学与生活问题结合在一起,让学生感受到数学的趣味性和实用性,从而激发学习的动力。
3. 增强学生的数学应用能力。
通过实际问题的数学化,在解决问题的过程中培养学生的数学应用能力,使他们能够将所学的数学知识应用到实际生活中。
实施小学数学实验教学的过程中,数学化的探寻主要体现在以下几个方面:1. 问题的引入。
教师可以通过提出一个生活中的问题,引起学生的思考和兴趣。
可以引导学生思考如何用数学方法解决“学校门口停车场每天都要收取停车费,汽车停放时间越长,费用也越高,现在有几辆车停放在停车场,每辆车停放的时间分别是1小时、2小时和3小时,那么这几辆车停放的费用分别是多少呢?”这样的问题。
2. 问题的分析和抽象。
学生们在引入问题后,可以进行问题的分析和抽象,将问题中的关键信息提取出来,用数学的方式来描述问题。
在上述问题中,学生可以将每辆车停放的时间分别表示为x、2x和3x,费用可以表示为每小时y元,然后建立数学模型。
3. 问题的求解。
在建立数学模型后,学生可以通过运用所学的数学知识,解决问题。
可以通过计算每辆车停放的时间与停车费用的关系来求解问题。
4. 问题的应用。
将数学知识应用到实际生活中,从而加深学生对数学知识的理解和应用能力的培养。
学生可以通过计算停车费用来预估自己停车的时间和费用等。
这样,通过实施数学化的探寻,可以激发学生的学习兴趣,提高学生的数学思维能力和数学应用能力。
也能够培养学生解决问题的能力和创新能力。
小学数学实验教学的“数学化”探寻,是教育改革和创新的重要一环。
科学的数学化
方勇
【期刊名称】《世界科技研究与发展》
【年(卷),期】2001(23)1
【摘要】本文简略叙述了自然科学和社会科学数学化的历史进程 ,认为数学化是科学发展的必然趋势。
自然科学已大部分完成数学化。
【总页数】3页(P82-84)
【关键词】数学化;自然科学;社会科学;科学发展
【作者】方勇
【作者单位】中央教育科学研究所高等教育研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】G301
【相关文献】
1.如何让小学数学课堂向科学化课堂发展——针对课堂中小组学习的科学化发展[J], 罗秋霞
2.数学教师专业化科学范式研究的探索——评《数学教师专业行动能力导引》 [J], 徐文彬;Max Stephens
3.从"理想化"角度探索历史学科学化的有效路径——评《历史现象背后的科学规律、数学模型与计算机代码》 [J], 马晓驰
4.跨越抽象数学到生物医学的鸿沟——记中国科学院数学与系统科学研究院、国家数学与交叉科学中心研究员王勇 [J], 汲晓奇
5.国家自然科学基金数学动态报道国家自然科学基金委员会数学科学处及数学天元基金通知 [J],
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
第37卷第6期华东师范大学学报(哲学社会科学版)2005年11月V ol137,N o16Journal of East China N ormal University(Philos ophy and S ocial Sciences)N ovember,2005论近代科学的数学化陈嘉映(华东师范大学哲学系,上海 200062) 摘 要:近代科学在某种意义上经历了一个数学化的过程。
数学的最大特点在于进行长程推论而不失真,因此科学可以借数学语言通达感官远远不及的世界而保持真实。
但反过来,数学对理解充满感性的日常世界只有很少的、间接的帮助。
关键词:数;数学;近代科学;感性;中图分类号:B5 文献标识码:A 文章编号:1000-5579(2005)06-0027-11一、引 子科学史家大都把数学化视作近代科学的主导因素。
丹齐克一部名著的书名即谓“数———科学的语言”。
[1]一个世纪之前,迪昂在“物理学理论的结构”一篇,开篇即明称“理论物理学是数学物理学”。
[2](p1121)他接着说,到今天,健全心智几乎不可能再否认物理学理论应该用数学语言来表达。
温伯格满怀敬意说到希腊的思想家,特别是原子论者,然后口风一转,在希腊“科学”中,“没有一点儿东西像我们今天对一个成功的科学解释的理解:对现象必须有定量的认识”。
[3](p15)霍金曾说:“一个物理理论即是一个数学模型。
”①我们还可以继续引用柯瓦雷,引用库恩,以至无穷。
实际上差不多没有哪位物理学家或科学史家不认为数学化是近代科学的主要特征。
明末清初西方科学渐入东土之际,有识之士也慧眼明见数学的枢机作用,徐光启是中国人最早领悟并介绍西洋科学的前贤,大概也是他最早认识到西方科学的精髓或基础在于“度数之学”,四库全书总目也说:“西洋之学,以测量步算为第一。
”②要了解科学的性质,我们就不能不对科学的数学本性做一番考察。
科学是在希腊—欧洲传统中发展起来的,应能设想,数学在源自希腊的西方思想—文化传统中具有特殊地位。
科学的数学化起源
哎呀呀,你知道科学的数学化起源吗?这可太有意思啦!
我给你讲讲哈。
就像我们盖房子得有砖头一样,科学也得有它的基础呀,数学就是科学的大砖头!
很久很久以前,人们就开始观察周围的世界啦。
比如说,看到天上的星星,就会想它们为啥在那儿闪呀闪的。
还有呀,种地的时候,得知道一块地能种多少粮食,这就得数数、算算。
这就好像我们玩游戏,得先有规则才能玩得顺溜。
数学就是科学的规则!你想想,要是没有数学,科学家们怎么能弄明白那些复杂的东西呢?
比如说,牛顿发现了万有引力,他要是不会数学,怎么能算出两个东西之间的吸引力有多大呢?这就好比你想知道从学校到家有多远,不会数数,不会测量,那能行嘛?
还有啊,科学家研究光的传播,声音的传播,没有数学公式帮忙,怎么能搞清楚呢?
再比如说,咱们学数学的时候,做那些算术题,就像在给科学大厦添砖加瓦。
一道题一道题地做,慢慢地,科学这座大厦就越来越高啦!
你看,数学多重要呀!没有数学,科学就像没头的苍蝇,到处乱撞,啥也搞不明白。
科学的数学化起源,就是这么神奇,这么重要!它让我们能更清楚地了解这个世界,能让我们的生活变得更美好!难道你不觉得这超级厉害吗?
所以呀,数学就是科学的好伙伴,一直陪着科学往前走,让科学变得越来越厉害!。
科学的数学化
方勇
【期刊名称】《世界科技研究与发展》
【年(卷),期】2001(23)1
【摘要】本文简略叙述了自然科学和社会科学数学化的历史进程 ,认为数学化是科学发展的必然趋势。
自然科学已大部分完成数学化。
【总页数】3页(P82-84)
【关键词】数学化;自然科学;社会科学;科学发展
【作者】方勇
【作者单位】中央教育科学研究所高等教育研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】G301
【相关文献】
1.如何让小学数学课堂向科学化课堂发展——针对课堂中小组学习的科学化发展[J], 罗秋霞
2.数学教师专业化科学范式研究的探索——评《数学教师专业行动能力导引》 [J], 徐文彬;Max Stephens
3.从"理想化"角度探索历史学科学化的有效路径——评《历史现象背后的科学规律、数学模型与计算机代码》 [J], 马晓驰
4.跨越抽象数学到生物医学的鸿沟——记中国科学院数学与系统科学研究院、国家数学与交叉科学中心研究员王勇 [J], 汲晓奇
5.国家自然科学基金数学动态报道国家自然科学基金委员会数学科学处及数学天元基金通知 [J],
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数学化科技发言稿尊敬的评委,亲爱的同学们:大家好!我今天要向大家介绍的主题是“数学化科技”。
我们都知道,数学是自然科学中最基础、最重要的一门学科。
而科技,则是数学与工程的结合体。
数学化科技是在科技发展中,充分运用数学方法和理论,来解决各种实际问题的一种方法和手段。
我将从数学化科技的定义、应用领域以及对社会发展的影响三个方面来展开我的演讲。
首先,什么是数学化科技?数学化科技指的是将数学的方法和理论应用到科技创新和实践中的过程。
传统的科技发展倚赖于试验和经验,而数学化科技则使科技研究更加系统、精确和高效。
通过运用数学模型、方程和计算机仿真,科研人员可以更好地分析和预测实验结果,优化设计方案,并提高科技领域中的各种技术。
其次,数学化科技的应用领域非常广泛。
在自然科学领域中,数学化科技应用的例子比比皆是。
比如,在天文学中,科学家通过利用数学模型和计算机模拟,可以精确计算出天体运动的轨迹,预测天象的时间和地点;在物理学中,数学化科技可以用来解决复杂的物理问题,如流体力学、电磁场分布等;在生物学中,数学化科技可以应用于基因分析、生态系统建模等方面。
此外,数学化科技在交通运输、信息技术、金融和医学等领域也有广泛的应用。
可以说,数学化科技已经渗透到了我们生活的方方面面。
最后,数学化科技对社会发展的影响是深远的。
科技的进步是社会发展的重要动力,而数学化科技则是推动科技进步的重要手段。
数学化科技使得科研人员能够更加准确和高效地解决实际问题,研发出更具竞争力的产品和技术。
这不仅可以推动经济的发展,提高生活质量,还可以解决社会问题,改善人们的生活环境。
比如,通过数学化科技,我们可以优化城市交通规划,提高交通运输效率;利用数学模型和计算机仿真,可以预测自然灾害的发生,减少灾害带来的损失;在医学领域,可以应用数学模型和统计学方法来研究疾病的发病机制和流行趋势,有效防控传染病的传播。
综上所述,数学化科技是将数学的方法和理论应用到科技发展中的一种重要手段。
【高中数学】各门科学的数学化数学究竟是什么呢?我们说,数学是研究现实世界空间形式和数量关系的一门科学。
它在现代生活和现代生产中的应用非常广泛,是学习和研究现代科学技术必不可少的基本工具。
和其他科学一样,数学也有它的过去、现在和未来。
我们了解它的过去,以便了解它的现在和未来。
现代数学的发展非常迅速。
近30年来,新的数学理论已经超过了18世纪和19世纪的理论总和。
预计未来数学成就的每一次“翻倍”都需要不到10年的时间。
因此,在了解了数学的过去之后,大致了解数学的现在和未来是非常有益的。
现代数学发展的一个明显趋势,就是各门科学都在经历着数学化的过程。
例如物理,学生们早就知道它与数学密不可分。
在大学里,众所周知,数学系的学生应该学习普通物理,物理系的学生应该学习高等数学。
又如化学,要用数学来定量研究化学反应。
把参加反应的物质的浓度、温度等作为变量,用方程表示它们的变化规律,通过方程的“稳定解”来研究化学反应。
这里不仅要应用基础数学,而且要应用“前沿上的”、“发展中的”数学。
另一个例子是生物学。
我们应该研究周期性运动,如心跳、血液循环和脉搏。
这种运动可以用方程式来表示。
通过寻找方程的“周期解”,并研究该解的出现和维持,我们可以掌握上述生物现象。
近年来,它也是生物学研究从定性到定量的发展。
这在生物学方面取得了巨大的成就。
谈到人口学,只用加减乘除是不够的。
我们谈到人口增长,常说每年出生率多少,死亡率多少,那么是否从出生率减去死亡率,就是每年的人口增长率呢?不是的。
事实上,人是不断地出生的,出生的多少又跟原来的基数有关系;死亡也是这样。
这种情况在现代数学中叫做“动态”的,它不能只用简单的加减乘除来处理,而要用复杂的“微分方程”来描述。
研究这样的问题,离不开方程、数据、函数曲线、计算机等,最后才能说清楚每家只生一个孩子如何,只生两个孩子又如何等等。
此外,在水利方面,我们还应考虑海洋风暴、水污染、港口设计等问题。
我们还用方程描述这些问题,然后将这些数据放入计算机中找到它们的解决方案,然后与实际观测结果进行比较和验证,从而为实践服务。
科学的数学化
科学的数学化,简单说是把理论科学归结到数学。
笛卡尔(1596-1650)宣称:科学的本质是数学。
他的哲学观类似古希腊第一性与第二性;第一性是物质与运动,第二性是第一性的物质作用于感官的效果,二元对立即存在两个世界:一个是时空中的数学机器,一个是思维的世界。
他把自然现象归结于纯物理原理,剥去了科学中的神秘主义,在当时产生了极大的影响,他的著作使牛顿注意到运动的重要性。
伽利略(1564-1642)为现代科学制定了有效的程序。
他从医学转行到数学,被迈地奇的公爵邀请当了首席宫廷数学家(在那里他受到保护免于教会迫害),因为支持日心说,还被传唤到罗马去,教皇答应他不搞宗教搞数学的书可以发表。
无关八卦:我们已经知道为日心说奋斗的几个巨头,哥白尼、开普勒、伽利略,基本都是六七十岁去世。
虽然教堂看他们不顺眼,但最后都善终了。
对比之下被烧的布鲁诺、采科·达斯科里等人倒霉在哪里呢,可能是因为他们不学数学光搞日心说,因此少了亿点点牛逼,少了亿点点人脉……
伽利略认为物理学的基本原理必须来自经验和实验。
但是他本人很少做实验,做实验是为了驳斥不遵循数学的人,因此他对自然现象也有一些错误认知。
亚里士多德派认为质是重要的,讨论下降要给出降落的原因;伽利略认为量是重要的,他说明了速率随时间变化,但不解释公式背后的原因。
伽利略对量的追求,给科学方法论造成了重大影响,在谈到运动时,他引入了可以测量的概念,使其用公式加以联系:距离、时间、速度、加速度、质量……牛顿受其影响,在《原理》中只给出了引力公式,表明引力是如何作用的,而不提物理原理(受到了同行惠更斯、莱布尼茨等人的攻击,称只有计算没有解释的概念毫无意义)
这一时期的科学家:笛卡尔、惠更斯、伽利略、牛顿等等都是以数学家身份探索自然,在薄弱观察和实验的基础上得到了广泛而深刻的定律。
数学也从物理学中得到了发展,从运动的研究中引入了一个基本概念:函数(变量间的联系)。
伽利略描述运动时称定加速运动物体的运动距离与平方成正比,只差最后一步转为符号形式。
把曲线当成动点轨迹,使曲线研究与函数发生了联系。
莱布尼茨在1673年的手稿中定义了函数,随后引入了常量、变量、参变量,欧拉于1734年引入了f(x)作为函数记号。