在这一节里,我打算写些关于数学的总概念的话,不过我很踌躇了许久,究竟这些话写了出来会不会比不写出来更坏?现在虽终于写了,但我并不是已经相信得过,写了出来比不写一定是好一些。其实呢,关于《数学的园地》这个题目,要动手写,要这样的写法,就是到了已快要完结的现在,我仍然怀疑。
第一个疑问是:谁要看这样的东西?对于数学有兴趣的朋友们,自己走到数学的园地里去观赏,无论怎样,得到的一定比看完这篇粗枝大叶的文字来得多。至于对于数学没趣味的朋友们,它却已够煞风景了,不是吗?倘然我写的是甲男士遇到了乙女士,怎样倾心,怎样拜倒,怎样追求,无论结果是好是坏,总可惹得一些人的心痒起来;倘若我写的是一位英雄的故事,他怎样热心救同胞,怎样忠于主义,怎样奋斗,无论他成功失败,也可以引起一些人的赞赏、羡慕。数学无论怎样总是叫人头痛的东西,谁喜欢这个?
第二个疑问:这样的写法,会不会反给许多人一些似是而非的概念?
关于第一个疑问,我不想开口再说什么,只有这第二个疑问,却好像应得顾到一下,这才对得起居然肯费脱几个钟头来看这篇文字的朋友们!
数学是什么?它究竟是什么?
真要回答这个问题吗?对不住,你若希望得到的是一个完全合于逻辑的条件的答案,我却只好敬谢不敏。说句老实话,只要有人回答得上来,我也要五体投地去请教他,而且将他的回答永远刻在我的肺腑里。那么,这里还能够说什么呢?我只想写几个别人的答案出来,这虽然不能使朋友们满意,但从它们也可以知道一点数学的园地的轮廓吧!
远在亚里士多德以前的一个回答,也是所有的回答当中最通俗的一个,它是这样说的:
“数学是计量的科学。”
朋友,这个回答你能够满足吗?什么叫作量?怎样去计算它?假如我们说,测量和统计都是计量的科学,这大约不会有十分大的毛病吧!虽则,它们的最后目的并不是只要求出一个量的关系来,但就它们的手段说,对于量的计算,比较还来得直接些呢。因此,到了孔德就将它改变了一下:
“数学是间接计量的科学。”
他要这样加以改变,并不是为怕和测量、统计这些相混。实在有许多量,是无法直接测定或计算的。比如天空中闪动的星的距离和大小,比如原子的距离和大小,一个大得不堪,一个小得可怜,我们这些笨脚笨手的人,都是没法直接去量它们的。
这个回答虽已进步了一点,它就能令我们满意吗?量是什么东西,这还是须得要解释。这且不去管它,我们姑且照常识的说法,给量一个定义,不过,就是这样,到了近代,数学的园地里增加了一些稀奇古怪的建筑,它也不能包括进去了。在那广阔的园地里面有些新的亭楼、树着的匾额,是什么群论咧、射影几何咧、数论咧、逻辑代数咧……这些都是和量绝缘的。
孔德的回答出了漏洞,于是又有许多人来加以修正,这要一个一个地列举出来,当然不可能,随便举一个,即如皮尔士:
“数学是引出必要的结论的科学。”
他这个回答,自然包括得宽广了些,但是也还有问题,所谓“必要的结论”是什么一个玩意儿呢?这五个字这样地排在一起,它的意思就非加以解释不可了。然而他究竟怎样解释法,照他的解释能不能说明数学究竟是什么,这谁也不知道。
还有,从前数学的园地里面,都只是尽量地在各个院落中加增建筑、培植花木,即或另开院落,也是向着前面开阔的地方去动手。近来却有些工匠异想天开地,在后面背阴的地方要开一条大道通到隔邻的逻辑的园地去。他们努力的结果,自然已有相当的成绩。但把一座数学的园地更弄得五花八门,要给它说明更是困难了。终于弄得,对于我们所期待着回答的问题,回答的越多,越“糊涂”。罗素更巧妙,简直和开玩笑一般,他说:
“Mathematics is the subject in which we never know what we are talking about nor whether what we are saying is true.”
我不翻译这句话了,假如你真要我翻译,那我想这样译法:“有人来问我,连我也不知。”你大约晓得这两句话的来路的吧!
数学究竟是什么?我所想举出的回答,只有这样多。不是越说越惝恍[12],越不像样了吗?是的!但虽不能够简单地说明它,也就说明了它的一大半了!研究科学的人最喜欢给他所研究的东西下一个定义,所以冠冕堂皇的科学书,翻开来第一页第一行就是定义,而且这些定义也差不多有一定的形式,就中国话说便是“某某者研究”什么什么“的科学也”。若要写个“洋文”调,就便举英文,那便是“X is the science which Y”。这一来,无论哪一个花了几毛钱或几块钱将那本书买到手,翻开一看,就非常高兴,不要五分钟,便可将书放到箱子里去,说起那一门的东西,自己也就可以回答得出它讲的是什么。
然而,这简直和卖膏药的广告没有多大两样,只要你真把那本书读完,你就可以看出来,第一页第一行的定义简直是前几年的中交票[13],只好限制兑现的。若是你多跑些地方,还可以知道那钞票就有些中交两行的分行也拒绝收用。
朋友!这不是什么毛病,你一点儿用不着失望!假如有一门科学,已经可以给它下一个悬诸国门不能增损一字的定义,它也就算完事了。这正和一个人可以被别人替他写享年几十有几岁一般,不怕就是享年一百二十岁,他总已躺在棺材里了。一天一天地还能吃饭睡觉的人,不能说他享年若干岁;一时一刻进步不止的科学,也没有人能说明它究竟是什么东西!越是身心健全的人,越难推定他的命运;越是发展得旺盛的科学,越难有确定的定义。
不过,我们将这正面丢开,从旁边弯一下,数学的性质好像有一点是顶特别的,就是喜欢用符号。有了0、1、2、…… 、9十个符号,又有了“+”“-”“×”“÷”“=”五个符号,便能记通常的数而且计算它们。单是加、减、乘、除,计算不便当,我们又画一条线来隔开两个数,说一个是分母,一个是分子,这一来就有了分数的计算。接连下去,在运算方面我们又有比例的符号,在记数方面我们有乘方、开方、对数的记法,这还是就算术说。到了代数你已经知道符号更多了。到了微积分,其实也不过多几个符号而已。
数学的叫人头痛,大约就是这些符号在作怪。你把它们看得活动吗,那真活动,x在这个方程式代的是人的年龄,在那个方程式就会代乌龟的脑袋;但是你要把它看得呆吗,那它真够呆,对了它看三天三夜,x还只是x,你解不出那方程式,它一点不来帮你的忙,也许它还在暗中笑你蠢。
所谓数学家也者,依我说,就是一些能够支使符号的人物。他们写在数学书上的东西,说高深,自然是高深,真有些是不容易懂的,但假如不许他们用符号,他们就只好一筹莫展了!
所以关于数学的东西,真要说个透彻,离了符号,直无办法。你初学代数的时候,总很有些日子,对于a、b、c、x、y、z想不通的,觉得它们和你用惯的1、2、3、4……有些两样。自然,说它们完全一样,是有点靠不住,你去买白菜,说要x斤,别人只好鼓起两只眼睛瞪着你。但你用惯了,做起题来,也就不会感到它们的差别有怎样的了不起。
数学就是这么一回事,这篇文章,虽则尽量地避去符号的运用,但只是为了对于不喜欢或是看不惯符号的朋友说一些数学的概念,所以有些非多用符号不可的东西,只得不说了!
朋友!你假若高兴,多在数学的园地里白相相[14]的话,请你多多练习使用符号的能力。你见到一个人直立着,两手正向左右平伸的时候,你不要联想到那是钉死耶稣的十架[15],你就想象他的两臂恰好是水平线,他的身体恰好是垂直线。假如碰巧有一只苍蝇从他的耳边斜飞到他的手上,那更好,你就想象它是一点,在那里动,它飞过的路,便是一条曲线。这条曲线表示一个函数,可以求它的导数,又可以求这导数的导数,这就是苍蝇飞动的速度和加速度了!
[12]惝恍:指迷迷糊糊弄不清楚。
[13]中交票:民国时期中国银行与交通银行发行的钞票。
[14]白相相:沪语,意为“玩一玩”。
[15]十架:今作“十字架”。