浅析数学与科学的关系
数学与现代科学的关系

数学与现代科学的关系数学作为一门科学,与现代科学密切相关。
它不仅是现代科学的基础,还在许多科学领域中扮演着重要的角色。
本文将探讨数学与现代科学的关系以及它们在各个领域的应用。
一、数学在自然科学中的应用1. 物理学物理学家利用数学模型来描述自然界中的物理现象。
比如,经典力学中的牛顿定律就是用数学方程式来表示物体的运动规律。
而在相对论中,爱因斯坦的场方程则使用了更为复杂的数学工具,如张量分析和黎曼几何学。
2. 化学化学研究中也离不开数学。
化学家们借助数学统计方法来分析实验数据,揭示化学反应的规律。
此外,化学动力学和量子力学等分支领域都依赖于数学模型的建立和求解。
3. 生物学生物学研究中,数学在遗传学、生态学和神经科学等方面发挥着重要作用。
通过建立数学模型,科学家们可以预测物种的种群动态、分析基因传递规律以及解读神经网络的复杂性。
二、数学在工程科学中的应用1. 电子工程电子工程中的电路设计和信号处理需要数学的支持。
通过对电路进行建模和仿真,工程师可以预测电路的性能,并优化设计方案。
在通信领域,调制解调、编码解码等技术也离不开数学。
2. 计算机科学计算机科学是一个基于数学思维的学科。
算法设计、数据结构以及人工智能等领域都倚赖于数学的方法。
数学在计算机图形学中的应用,也使得电影、游戏等虚拟现实领域得以迅速发展。
三、数学在社会科学中的应用1. 经济学经济学是充满复杂和变量的学科,数学为经济学家提供了一种精确的分析和预测手段。
数学经济学的发展使得经济模型的构建和经济政策的制定更加科学可靠。
2. 社会学社会学研究中,数学方法的运用使得社会现象得以量化和建模。
社会网络分析、统计调查和模拟等都离不开数学的支持,为社会学家提供了深入研究人类社会行为的工具。
综上所述,数学与现代科学密不可分。
它为自然科学、工程科学和社会科学等领域提供了精确的数学模型和分析方法,推动了现代科学的发展。
正是因为数学的应用,许多科学问题得以解决,人们对自然和社会的认知也得到了拓展。
数学和科学的关系

数学和科学的关系数学和科学是两个不同但密切相关的领域。
虽然它们有不同的方法、目的和应用,但它们的关系却影响着整个人类社会进步的方向。
本文将探讨数学和科学之间的关系以及它们在日常生活和其他领域中的应用。
数学是一门纯粹的学科,它不涉及自然现象或物质事物的研究。
数学家研究的是数学本身,如纯数学、几何学和概率论等,这些数学领域没有直接的应用。
相比之下,科学是一门探索自然现象和物质事物的学科。
科学家通过观察和实验物理现象来理解自然法则和规律。
数学和科学之间有许多相互影响和交叉点。
科学家使用数学方法来建立理论模型和进行量化分析。
数学的许多工具,如微积分、线性代数和统计学等,都是科学研究中不可或缺的。
事实上,科学中的大部分模型和理论都基于数学公式和方程。
爱因斯坦的著名相对论理论就是基于数学方程组。
在现代科学中,计算机也扮演着重要角色。
计算机是由数学家们设计和编写的,计算机科学也是一门数学领域。
计算机处理和存储数据的能力是科学和数学相结合的杰作。
科学家利用计算机来模拟和预测物理现象,从而更好地理解自然法则和物质事物的本质。
许多现代科学领域,如天文学、生物学和气象学,都利用各种计算机工具进行研究。
数学的发展也受到科学研究的推动。
许多数学概念最初是为了支持科学研究而设计的。
微积分是为了解决物理量的变化而发明的。
掌握了微积分之后,科学家们就可以更好地研究运动物体和力学规律。
科学不仅促进了数学的发展,而且也为数学赋予了实际意义。
在日常生活中,数学和科学也有许多应用。
许多大型工程项目,如建筑和桥梁的设计,都需要数学知识和科学原理。
数学和科学的应用也体现在医学、金融和环境保护等领域。
医学领域利用数学和科学的知识来研究疾病、开发治疗方法和设计药物。
金融领域利用统计学和概率论来评估投资风险和预测市场趋势。
环境保护领域利用物理和化学原理来评估环境污染和制定污染控制策略。
数学和科学虽然是两个不同的领域,但它们的关系是密不可分的。
科学依赖于数学的方法和理论来建立科学模型和预测物理现象。
数学教学中的数学与科学的关联

数学教学中的数学与科学的关联数学是一门抽象而又精确的学科,它与科学有着密切的联系。
在数学教学中,数学与科学的关联显得尤为重要。
本文将探讨数学教学中数学与科学的紧密联系,并分析其在培养学生数学素养和科学思维方面的作用。
一、数学对于科学的基础作用数学是科学的基础,许多科学理论和实验都依赖于数学模型和计算方法。
例如,物理学中的牛顿运动定律、电磁学中的麦克斯韦方程、生物学中的遗传学规律等,都是通过建立数学模型来解释和描述的。
没有扎实的数学基础,科学研究将无从展开。
在数学教学中,培养和强化学生的数学基本能力,为他们将来从事科学研究奠定坚实的基础。
学生在数学学科中的学习,不仅使他们熟练掌握运算技巧和解题方法,更重要的是培养他们的逻辑思维和问题解决能力,这些能力对于学生将来在科学领域的探索和创新至关重要。
二、科学对于数学的应用价值科学研究中的大量实验数据和现实问题,需要数学分析和处理。
科学家们利用数学方法,对实验数据进行统计分析、曲线拟合、解方程等,从而得到科学研究的结论和规律。
在教学中,将科学问题与相应的数学知识相结合,能够增强学生的学习兴趣和动力。
举个例子,当学生学习到三角函数时,教师可以引入三角函数在物理中的应用,比如通过正弦函数来描述波的传播规律,或者用余弦函数来解释机械振动的周期性等。
这样做不仅能够增加学生对数学知识的实际应用感知,还能够帮助他们理解并记忆相关知识,提高学习效果。
三、数学与科学在实践中的交叉数学和科学在实践中经常相互交叉,彼此互为工具。
数学为科学提供了强有力的工具和方法,科学则为数学提供了广阔的应用场景和问题。
在数学教学中,通过引入科学问题和实际案例,能够培养学生的综合运用数学知识解决实际问题的能力。
例如,在学习积分时,可以结合物理的速度问题或者经济学的曲线图分析等案例,来进行实践性的练习和探究。
这样的教学方法既能够加深学生对数学知识的理解,同时也能够加强他们的实际动手能力和创新思维。
数学和科学的关系

数学和科学的关系
数学和科学是两个密不可分的学科,它们之间的关系非常紧密。
数学是一门研究数量、结构、变化和空间等概念的学科,而科学则是一门研究自然现象和规律的学科。
数学和科学之间的关系可以从以下几个方面来探讨。
数学是科学的基础。
科学研究中需要用到大量的数学知识,例如物理学中的运动学、力学、电磁学等,化学中的化学计量学、热力学等,生物学中的统计学、生态学等。
这些学科都需要用到数学的知识和方法,因此数学是科学研究的基础。
科学的发展也推动了数学的发展。
科学研究中的问题和需求,促进了数学的发展和创新。
例如,物理学中的微积分、概率论等,化学中的线性代数、微分方程等,生物学中的统计学、图论等,这些数学方法和理论都是在科学研究中不断发展和完善的。
数学和科学的交叉应用也在不断增加。
随着科学技术的不断发展,数学和科学的交叉应用越来越广泛。
例如,计算机科学中的算法、数据结构等,医学中的生物统计学、医学图像处理等,环境科学中的地理信息系统、遥感技术等,这些都是数学和科学交叉应用的典型例子。
数学和科学的研究方法也有所不同。
数学研究强调逻辑推理和证明,而科学研究则强调实验和观察。
但是,数学和科学的研究方法也有
相通之处,例如都需要建立模型、进行数据分析、验证假设等。
数学和科学是密不可分的学科,它们之间的关系非常紧密。
数学是科学的基础,科学的发展也推动了数学的发展,数学和科学的交叉应用也在不断增加,数学和科学的研究方法也有所不同但也有相通之处。
因此,我们应该加强数学和科学的交叉学习和研究,推动两个学科的共同发展。
数学与科学的关系

数学与科学的关系数学是科学的语言表达系统。
无论什么科学理论,如果没有完整,自洽的数学表达,只能停留在比较低的层次。
这就好比C语言之于程序设计,汉语之于中国文化。
数学是科学的组成部分,也是科学的表达方式。
科学包含数学,但是这种说法也不是绝对的,如果想要学习科学方面的内容的话,那么大家也需要掌握一些数学运算方面的基础内容。
大家在学习数学时,经常会学习到各种各样的定理定义,例如勾股定理,这些内容都是通过前人计算得到的,所以也都是采用科学的方法验证而来。
这也说明科学和数学之间也是存在一些密切关系的。
科学方面的内容需要大家记忆,但是数学方面的内容需要大家来通过运算归纳推理等方法得到的。
一、科学和数学内容息息相关数学当中也有一些定理定义是通过科学方法验证而来的,各种各样的公式或者是定理,刚开始的时候,这些内容也都存在不确定性,但是通过历史人物的不断演算,最终确认了真理。
而这些方法也都是比较科学的实践出真知科学的方法,最终让这些数学公式定理被确定下来。
二、数学和科学方面的差异大家在小学的时候也会学习科学的科目,大家会做实验,会观察小动物的形状,表皮,内脏等等,甚至也会开始学习解剖。
书上的内容也比较全面,是大家平常生活当中无法接触到的,而且都需要大家通过实际的操作来得到大部分内容,也需要大家来记忆,但是数学方面的内容就比较抽象,例如在做数学题的时候,大家都需要在纸上做验算,再做关于图形题的时候,大家需要在脑海当中想象,或者是在纸上画出来,所以有一部分人的数学成绩并不是很好,就是因为数学题方面的内容都是看不到摸不着的。
三、结束语科学内容和数学内容之间有相同之处,也有一些不同之处,人们常说学好物理化,走遍天下都不怕数学方面的内容是比较多的,而科学方面的内容也比较丰富。
数学与科学的联系与应用

数学与科学的联系与应用数学是一门古老而又广泛应用的学科,而科学则是一种追求真理的方法。
数学与科学的联系非常紧密,它们相互促进,相互依赖,共同推动了人类社会的科技进步与发展。
1. 数学的基础作用数学是科学的基础,它提供了科学研究的一种精确的工具。
无论是物理学、化学、生物学还是工程学,数学都扮演着至关重要的角色。
数学中的代数、几何、概率论等概念和定理,在科学领域被广泛运用。
例如,物理学中的牛顿力学、电磁学中的麦克斯韦方程、量子力学中的波函数,都是通过数学模型来描述和解释现象的。
2. 数学在科学实验与观察中的应用科学实验与观察是科学研究的基础,可以通过数学方法来对实验数据进行处理和分析。
统计学是数学在科学研究中的一支重要分支,它可以提供对实验数据进行可靠的描述和推断的工具。
通过统计学方法,我们可以判断实验结果的可信程度,帮助科学家们更好地理解自然现象。
3. 数学与科学的相互推动数学与科学的相互推动是不可忽视的。
科学的发展需要数学的支持,而数学的发展也受到科学问题的驱动。
科学家们在解决实际问题时,往往会遇到一些数学上的难题,这就促使数学家们对相关数学理论进行研究和发展。
换句话说,科学问题催生了数学的发展,而数学的发展又为科学研究提供了更强大的工具。
4. 数学的应用案例数学的应用不仅局限于科学研究领域,它还广泛应用于各个行业和领域。
例如,在经济学中,数学模型被用来预测和分析市场变动、优化资源分配等;在计算机科学中,数学是算法设计和数据处理的基础;在金融领域,数学方法被广泛应用于风险管理和市场预测等。
这些都展示了数学在实际应用中的重要性。
总结起来,数学与科学的联系与应用密不可分。
数学为科学提供了精确的工具与方法,帮助科学家们理解和解释现象;科学的问题也推动了数学的发展,促使数学家们不断创新和进步。
数学的应用不仅限于科学研究,而是广泛渗透于各个领域。
正是数学与科学的紧密联系与应用,推动了人类文明的进步与发展。
高中数学学习中的数学与科学的关系

高中数学学习中的数学与科学的关系随着科学技术的发展和社会对知识的要求越来越高,高中数学的学习也变得越来越重要。
数学作为一门科学,与其他科学学科有着密切的联系和相互作用。
在高中数学学习中,数学与科学的关系不仅仅体现在内容上的交叉和应用上的关联,还体现在学习方法和思维方式的培养上。
一、数学与科学内容的交叉与应用在高中的数学学习中,我们常常会遇到数学与科学内容的交叉和应用。
数学是一门严谨的学科,它具有精确性和逻辑性。
而科学则是一门实验和观察的学科,强调实践和应用。
然而,在解决科学问题时,数学常常是不可或缺的工具。
以物理学为例,物理学是一门探究自然界规律的科学学科。
在物理学中,各种物理定律和公式的推导和使用都离不开数学。
比如在力学中,我们需要运用数学中的向量和微积分等工具,来进行力的合成、位移和速度的计算。
在电磁学中,我们需要应用数学中的矢量分析和微分方程等知识,来描述和解决电场和磁场的分布与运动问题。
同样地,在化学学科中,数学也是不可或缺的工具。
在化学方程式的平衡、反应速率的计算以及摩尔等量关系的确定等过程中,数学的运算和推导都扮演着至关重要的角色。
二、数学与科学思维的培养高中数学的学习不仅仅是为了应对考试,更是为了培养学生科学思维的能力。
数学学习强调逻辑推理、抽象思维和问题解决的能力,这些思维方式对科学学科的学习和发展至关重要。
在数学学习过程中,我们需要通过分析问题、提炼关键信息、建立数学模型等步骤,来解决实际问题。
这种问题解决的思维方式同样适用于科学领域。
科学家通过观察、实验和推理等方法来解决问题,而这些方法和数学的思维方式有着紧密的联系。
同时,数学学习还能够培养学生的逻辑思维能力和创新能力。
数学中的证明和推理过程要求学生具备严密的逻辑思维,而在科学研究中,也需要科学家具备类似的思维方式,从而能够做出科学理论的推断和创新性的贡献。
三、数学与科学的互动与发展数学与科学之间的互动和相互促进是推动两门学科发展的重要因素。
数学与科学的关系探索数学在科学中的应用

数学与科学的关系探索数学在科学中的应用数学与科学的关系探索数学在科学中的应用数学与科学是紧密相关的两个学科领域,它们之间的关系密不可分。
数学作为一门精确的学科,为科学研究提供了有效的工具和方法。
在科学领域中,数学的应用可以帮助科学家进行实验设计、数据分析、模型建立等方面的工作。
本文将探讨数学与科学之间的关系,并重点探索数学在科学中的应用。
一、数学与科学的关系数学和科学都是人类智慧的结晶,两者既有联系又有区别。
数学是一门抽象的学科,研究的是数的特性、结构以及它们之间的关系。
它具有严密的逻辑性和推理性,可以用符号和符号体系来描述和表达。
科学则是对自然界和人类社会现象的观察、实验和理论构建等方面的研究。
科学依赖于观察、实验和验证,以发现和解释现象之间的规律性关系。
数学和科学的关系可以用“两个面”来概括。
一个面是数学为科学提供了一种严密的符号和逻辑体系,使科学家能够精确地推理、计算和预测。
另一个面则是科学为数学提供了丰富的实践场景和问题,推动了数学理论的发展和演化。
二、数学在科学中的应用2.1 数据分析与统计数据分析是科学研究中的重要环节,而数学中的统计学为科学家提供了强大的工具。
科学家通过收集和整理大量的实验数据,运用统计方法对数据进行分析,从而得出结论和发现潜在的规律。
统计学中的概率论、假设检验等概念和方法,为科学家提供了准确、可靠的数据分析工具,帮助他们做出科学决策。
2.2 数值模拟与模型建立科学研究中常常需要建立数学模型,以描述和模拟复杂的自然现象或社会问题。
数学模型可以通过建立方程、差分方程、微分方程等数学方法来实现。
通过研究数学模型,科学家可以预测未来的趋势、分析系统的行为,并为决策提供参考。
数学模型在物理学、化学、生物学等科学领域具有广泛的应用,为科学的发展做出了重要贡献。
2.3 最优化问题与优化理论在科学研究中,我们常常遇到一些最优化问题,即在一定的条件下,寻找到某个指标的最大值或最小值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
浅析数学与科学的关系摘要:数学是一门有着广泛应用的基础科学,对生产和生活起到了重要的作用。
本文浅显地分析了数学的特点、数学思想和数学工具在科学研究中所表现出的重要作用。
关键词:数学思想数学工具科学研究数学是一门有着广泛应用的基础科学,数学的研究对于整个科学的发展都有着巨大的推动作用。
1.数学的定义和特点毕达哥拉斯学派提出了“万物皆数”的观点,虽然这是一个错误的观点,因为数是个概念,不是物,是物的数量特征在人的头脑中反映为数,不是客观存在的物。
但是这个错误的背后是一个人类认识上的大进步——认识到数量关系在宇宙中的重要性。
当前,数学被定义为是从量的侧面去探索和研究客观世界的一门学问。
而客观世界中的任何事物或对象又是质与量的对立统一,因此没有量的侧面的事物或对象是不存在的。
因此从数学的定义出发,就必然导致数学与客观世界中的一切事物的存在和发展密切相关。
恩格斯曾经说过,“纯数学的对象是现实世界的空间形式和数量关系,所以是非常现实的材料。
这些材料以极度抽象的形式出现,这只能在表面上掩盖它起源于外部世界的事实。
但是为了能够从纯粹的状态中研究这些形式的关系,必须使它完全脱离自己的内容,把内容作为无关重要的东西放在一边。
”从这一论述出发,数学具有如下特点:1.1抽象性任何科学及人类思维都具有抽象性,但数学要比其他理论更抽象。
一方面,它是对具体事物的抽象,比如从一块石头抽象出1的概念。
另一方面,它还可以在抽象之上进行抽象,由概念引出概念。
如1、2、3等概念无疑是建立在对真实事物的直接抽象上。
至于像虚数这样的概念,则距离现实更远,以至被认为是“思维的自由想象和创造物”。
总之,它只保留了事物的空间形式和数量关系;数学体系是由抽象的概念以及关系构成的,是被人们用高度形式化的符号来描述的;而且所有这些内容,都只能靠思维才能把握。
1.2精确性精确性主要是指的是逻辑的严密性和结论的确定性。
数学的纯粹的关系,量的结构等概念是定义明确的,其所有理论都是严格按照逻辑法则推导出来的。
这种推导对于每个人来说都是无可争辩和确定不疑的。
因此,数学结论具有严格的逻辑性和结论的准确性。
正像爱因斯坦所说的:“数学之所以有高声誉,受到特殊的尊重,一个理由是数学的命题具有可靠性,另一个理由是数学给予自然科学以某种程度的可靠性,没有数学,科学是达不到可靠性的。
”数学上的公理系统在描述、分析、解释自然、社会现象时,通常都是以精确、可靠著称的,当然,在数学领域内,精确性的含义也是相对的。
如模糊数学的创立,就表明精确性和模糊性的相对性。
但事实上,而这并不是相互对立的,模糊性并不要求舍弃精确性,相反地,正是在于运用数学的精确方法,深入到现实世界中的模糊事件或现象中去,以求达到认识的数值化、明晰化。
1.3普遍性数学方法适用于现实生活和科学研究的一切领域,因而具有广泛的普遍性。
当然,在实际上,数学方法在各门科学中的应用程度和所处地位是各不相同的。
这和科学发展的水平和数学发展的水平都有关系。
比如在19世纪,数学应用“在固体力学中是绝对的,在气体力学中是近似的,在液体力学中已经比较困难了;在物理学中多半是尝试性的和相对的,在化学中是最简单的一次方程;在生物中=零”。
进入20世纪后,在整个力学、物理学、天文学中,数学的应用无处不有。
化学、生物学由于数学方法的广泛应用而逐渐走向精密科学。
连经济学、地质学、生态学、社会学、心理学以至法学、历史学、伦理学等科学也越来越多地运用数学方法,并出现大量新兴的边缘科学,如计量经济学、社会统计学、数学生物学等。
随着信息时代的到来和计算机的普遍应用,数学方法正朝着更广泛、更深刻的方向发展,计量化已成为科学技术发展的趋势。
2.数学在科学中的作用数学经常作为其它科学的工具出现;而事实上,数学也是一个完整、严密的思想体系。
2.1数学是一种工具华罗庚先生曾经写到:“宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之变、生物之谜、日用之繁,无不应用数学。
”正如华老所言,数学作为一种工具在科学中许多领域都有十分广泛的应用。
2.1.1数学在物理学中的应用在波尔建立原子量子模型以后,德国一位物理学家海森伯,直接从光谱的频率和强度的经验资料出发,在1925年提出了矩阵量子力学。
而另外有一位差不多同时,或者稍晚一点,奥地利的物理学家薛定諤,他改进了德布罗意基于波粒二象性的物质波理论,提出了波动量子力学。
矩阵量子力学中使用矩阵数学作为描述量子力学的工具,而波动量子力学中则采用更为大家所熟悉的微分方程作为数学工具。
美国的物理学家费曼,他的研究不仅证明了矩阵和波动两种量子力学的数学的等价性,而且又发展出了第三个等价的方法,就路径积分量子力学,从这里我们也可以看到,对物理现象的描述都用到了数学这种工具。
2.1.2数学在经济学中的应用著名的宏观经济学家 John Maynard Keynes曾经说过,“一个经济学家应该在某种程度上是一个数学家,历史学家,国际活动家,哲学家”。
从这段评述中,我们可以得到以下结论:第一,经济学家必须是多才多艺的;第二,经济学家必须具有良好的数学功底。
历史已经证明,一个丝毫不懂数学的经济学人是不会在经济研究的路上走得很远的;而一个具备良好数学基础的经济学家往往会成为经济学界的大师。
归根到底,数学思想对于经济学的研究有着不可或缺的推动作用。
2.1.3数学在政治学中的应用数理统计的应用使传统政治研究摆脱了以价值代替事实的弊病,用科学性和技术性方法得到更令人信服的结论。
虽然当今政治学界又兴起了后行为主义革命,但它并没有抛弃行为主义所推崇的数学和其他科学方法。
有理由相信,随着传统科学的交叉和渗透,当代政治学学者对数学加深了理解,数学与政治学的完美结合并非不可实现。
2.1.4数学在人工智能中的应用人工智能产生于 20 世纪五、六十年代,仅仅五十年它就渗透到各个学科,渗透到人类的日常生活之中。
其发展之迅速、应用之广泛是前所未有的。
人工智能是建立在数学和计算机科学等基础上的一门综合性学科。
人在观察客观世界时可能在大脑中形成一个模糊的影象,但人工智能却必须以确切的数量关系和逻辑关系为基础,因而这门学科与数学一样也是一门严密的科学。
2.1.5数学在人文科学中的应用在人文科学里,社会学被公认为最不易给出定义的学科之一,但很多数学家逐渐发现,社会学诸多定义中有一个共同的基本点——社会学可称之为社会医学。
唯其如此,诊断、判断、或决断应是社会学的重要环节,而社会选择的正确性则正是这种诊断的必然结果。
2.1.6数学在生物学中的应用在生物科学的研究中,人们往往从两个角度去考察问题,一方面是考察生物体的微观形态,如气管、细胞、分子等的性质;另一方面则是宏观的研究,如生物体的生存与周围环境的关系。
无论哪方面,生命表现出的现象都十分复杂且具有很强的特异性,所以提出的数学问题往往十分复杂,将其解决则需要丰富的数学理论基础,如集合论、概率论、统计数学、对策论、微积分、微分方程、线性代数、矩阵论和拓扑学,和一些近代数学分支,如信息论、图论、控制论、系统论和模糊数学等。
从整个自然界到生物圈、种群、群落,从生物体的各个系统到器官、组织、细胞,虽然通过观察和实验可以在生物学角度得到定性的经验及结论,但各个细节精确的定位则需要建立在严密的逻辑关系基础上,这就需要借助数学在严谨及推理方面的力量――在分析父母与子女变异、探索遗传规律时人们提出了与回归相关的数学概念,诞生了生物统计学;借助现代自动化仪器设备,人们可以利用在数学基础上建立的控制系统研究生理生化过程,如检测血压、体温、呼吸调节系统,模拟神经系统以及内分泌系统,分析视觉、听觉信息处理过程,探讨人脑功能,处理各种感受器官的信息传递与肌肉运动系统的控制问题;在数学的支持下,通过研究种群与环境相互作用建立起了生物动力学,对微生物培养技术、种群遗传基因频率的变化、生物进化论规律、人类神经网络等的研究起了至关重要的作用。
2.1.7数学在计算机中的应用凭借论文《论数字计算在决断难题中的应用》和《机器能思考吗》被誉为“计算机之父”和“人工智能之父”的图灵以及给出计算机基本架构的冯·诺伊曼本身就是天才的数学家,而第一台现代计算机ENIAC的发明者莫西利和艾克特也都有相当深刻的数学背景。
世界上第一批计算机学家,绝大多数都有深刻的数学背景。
以发明汉字激光照排系统使得我们“告别铅与火,迎来光与电”而被誉为当代毕昇的王选先生,就将其成功部分归功于其在北大扎实的数学训练;而语音识别专家、Google全球副总裁、中国区总裁、以“致中国学生的四封公开信”而备受IT领域青年学子拥护的李开复先生,在给计算机学子的许多建议中,除了争取在校期间拥有编两万行程序的经验以外,还有打好数学基础这一条。
以上这种例子还有很多,可以毫不夸张地说,数学是几乎所有自然科学研究的有力工具。
在有些无法或很难进行观察试验的领域,数学甚至是唯一的工具和方法。
2.2数学是一种文化爱因斯坦先生曾说过,任何一门科学不过是一些日常思考的提炼罢了。
有趣的数学也不例外。
最初的数学和数学的某些分支其实是现实社会的一个简化的模型,以回答一些“日常思考”为己任,也以现实生活为其发展的动力和源泉。
然而更重要的一方面是,数学同时还为这些思考提供一个载体,是人类思维的外显和工具。
与自然语言相比,数学这个思想和思维的载体具有无与伦比的精确性和严密性。
正是由于这种精确和严密,人类的逻辑能力才可以发挥到极致,人类的思维能力才可以“累积”。
这种累积要比财富和知识的累积更为核心和重要,也更为艰难。
也正是借助于数学这个精确和严密的工具,相当多的自然科学才发展到今天的高度。
古希腊大哲学家柏拉图曾经创办了一所哲学学校,并在校门口张榜声明,不懂几何学的人,不要进入他的学校就读。
这并不是因为学校所设置的课程需要以几何知识基础才能学,相反地,柏拉图哲学学校里所设置的课程都是关于社会、政治和道德方面的问题。
因此,诸如此类的课程和论题不需要直接以几何知识或几何定理作为其学习或研究的工具。
由此可见,柏拉图之所以要求他的弟子先行通晓几何学,绝非着眼于数学的工具作用,而是立足于数学的文化作用。
因为柏拉图深知数学的文化理念和文化素养原则的重要意义。
他充分认识到立足于数学文化的数学训练,杜宇陶冶一个人的情操,锻炼一个人的思维能力,直至提升一个人的综合素质水平,都有非凡的功效。
所以柏拉图认为,不经过严格数学训练的人是难以深入讨论他所设置的课程和议题的。
总所周知,从事律师执业的人在英国社会中颇受尊重。
据悉,英国律师在大学里要修很多门高等数学课程,这既不是因为英国的法律条文一定要用微积分去计算,也不是因为英国的法律课程要以高深的数学知识为基础,而只是出于这样一种认识,那就是只有通过严格的数学训练,才能使之具有坚定不移而又客观公正的品格,并使之形成一种严格而精确的思维习惯,从而对他取得事业成功大有益处。