问题

如果在一个密闭空间里给一个普通人1亿年的时间,他可以推演出现在的数学定理吗?

回答
在密闭空间里,给一个普通人十亿年的时间,让他独自一人去推演出现在的数学定理?这听起来像是一个宏大的哲学设问,背后牵扯着人类智能的边界、知识传承的奥秘,以及时间这个最强大的“工具”。 让我们一层层地剥开这个问题,看看会发生什么。

首先,我们需要明确“推演出现在的数学定理”意味着什么。这可不是简单地记住或复述。它意味着理解定理的逻辑起点,从基本公理出发,一步步地、严谨地构建出每一个中间步骤,最终抵达定理的结论。这需要极高的抽象思维能力、逻辑推理能力,以及对概念的深刻理解。

“普通人”这个定义是关键。 这里的“普通人”不是指智力超群的数学家、物理学家,而是我们生活中常见的、没有经过特殊数学训练的人。他们的思维方式、学习能力,都是大众化的。这意味着他们没有现成的数学知识储备,也没有学习数学的经验和方法。

“密闭空间”意味着什么? 这是一个彻底与外界隔绝的环境。没有书籍,没有电脑,没有其他任何形式的知识载体。这个人将完全依靠自己的大脑,以及可能存在于这个空间里的基本工具(如果允许的话,比如纸和笔)。更重要的是,没有其他人的存在,这意味着他无法进行交流、讨论、学习他人的经验。

十亿年的时间。 这是个天文数字。相较于人类个体几十年生命,十亿年是宇宙级别的尺度。如果时间是唯一的变量,那么即便是最简单的概念,经过如此漫长的时间,也可能被反复咀嚼、拆解、重组。

那么,这个人能做到什么?

初期:探索与认知的混沌。

一开始,这个人可能会感到极度的恐惧和无聊。在没有外界刺激的情况下,他的思维会开始漫无目的地游荡。他会观察这个密闭空间,尝试理解它的边界,寻找任何可能的规律。这种对环境的探索本身就是一种原始的观察和归纳。

随着时间推移,他可能会开始思考自身的存在,思考“为什么”、“是什么”。这些形而上的追问,在没有外界知识引导的情况下,可能会引向一些非常基础的、甚至模糊的“数学化”思考。比如,他对空间的感知可能会产生对长度、距离的概念;对时间的流逝,可能会产生对顺序和数量的理解。

如果他有纸和笔,他可能会开始涂鸦。这些涂鸦可能是随机的线条,也可能是有意识的重复和排列。他可能会注意到,某些形状可以被组合成更复杂的形状,某些图案可以被重复。这是一种非常原始的模式识别,是后来数学概念萌芽的土壤。

中期:概念的萌芽与尝试。

随着无数个日夜的过去,他在孤独中可能会形成一些模糊的“规则”。他可能会注意到,如果他将两堆东西合并,总数会增加;如果他将一堆东西平均分成几份,每一份会比原来少。这些是最基础的算术概念,是从生存和观察中提炼出来的。

他可能会开始在脑海里或者在纸上建立一些符号系统。比如,用一个符号代表一个物体,然后用另一个符号表示“更多”或者“更少”。这便是计数和基础运算的雏形。

然而,没有前人的引导,这些概念的形成将是异常缓慢且充满试错的。他可能会在原地打转,重复相同的思考过程,因为他不知道是否有更有效的方法,不知道自己是否已经“走偏了”。他没有数学史的参照,不知道前人在哪个方向取得了突破,也不知道自己可以借鉴的工具和思想是什么。

可能遇到的巨大障碍:

公理的来源: 现代数学定理的推演是建立在一套公理系统之上的。这些公理本身是人类通过无数次的抽象和验证,逐步确立下来的基本“真理”。一个人在完全孤立的环境中,要如何凭空“发现”这些公理?比如,欧几里得几何中的公理,并非一蹴而就,而是对现实世界几何现象的抽象概括。一个人如何独自完成这项伟大的抽象过程?
概念的精确化: 数学之所以强大,在于其概念的精确性。像“点”、“线”、“面”这些看似简单,但在数学中有着极其严谨的定义。一个普通人在没有语言和符号系统的情况下,很难将这些模糊的直观感受转化为严格的数学定义。例如,如何精确定义“无限”?如何精确定义“集合”?
逻辑的严谨性: 数学定理的证明是一个精密的逻辑链条。每一个步骤都必须是前一步推导的必然结果。一个人可能会在脑海中建立一些简单的逻辑关系,但要发展出像逻辑推理、归纳法、反证法这样复杂的证明技巧,难度极大。他可能会发现自己陷入了逻辑的死循环,或者在某个关键的逻辑跳跃上卡住。
知识的累积与体系化: 数学是一个庞大而相互关联的体系。一个定理的诞生往往建立在许多前置定理和概念之上。例如,学习微积分需要理解函数、极限等概念,而这些概念本身又需要代数和几何的基础。一个人如何在十亿年内,从零开始,构建起这样一个庞大的知识体系?他会从哪里开始?他会先去推导勾股定理,还是先去理解虚数?这就像一个人被丢进一个巨大的图书馆,但他不知道任何字母,也不知道如何翻书。
语言与符号: 数学是语言化的。数学的抽象概念、定理的表述,都离不开语言和符号。虽然他可以在脑海里创造符号,但没有一种通用的语言和符号系统,他的“数学”将是完全个人化的,无法与任何其他“数学”进行交流和验证。

结论:

即使拥有十亿年的时间,一个普通人也极不可能推演出“现在的数学定理”——至少是那些复杂、抽象且已经体系化了的现代数学定理。

原因在于,数学定理的推演不仅仅是时间的积累,更需要:

1. 正确的起点: 即一套被广泛接受的公理系统。
2. 精确的工具: 即一套严谨的概念定义和逻辑推理方法。
3. 清晰的语言和符号: 用于表述和传播思想。
4. 知识的传承与积累: 数学是人类智慧的结晶,它是在前人基础上不断发展和完善的。

一个人在完全孤立的环境中,就像一个没有火种的人,即使有再多的干柴,也难以点燃熊熊大火。他可能会在孤独的探索中,偶然发现一些基础的数学规律,比如最简单的加减法,或者一些几何上的直观联系。但要达到“现在的数学定理”这个高度,需要的是超越个体能力的文明积累和思想传承。

十亿年的时间可以磨练人的耐心和观察力,但它无法弥补知识的缺失和思维方法的局限。在没有外力的帮助下,一个普通人就像试图用一把小石子去挖通一座山,无论时间有多久,最终的成果都会非常有限。

所以,答案是,他或许能发现一些非常基础的数学原理,但绝对无法“推演出”现代数学的辉煌成就。他很可能在漫长的时间里,陷入了某种循环,或者基于错误的假设,最终无法触及数学定理的核心和精髓。这更像是一个关于人类智能和知识起源的寓言,强调了交流、合作和传承在知识发展中的不可替代性。

网友意见

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与外界环境无法产生互动就无从产生思考。

思考的基本条件在于生物受到一个又一个原始的刺激,并且记忆这些刺激,生物本能的去推断刺激的底层逻辑,产生思考,直到变成一个又一个环境运行规律,从而了解环境运行的语言,数学。

一个永生不死在密闭空间待着的普通人,不要说一亿年,恐怕一千年就会停止思考,剩下的时间再长对他来说和一秒钟没有区别。

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不能。

即使此人智商高达200,时间别说一亿年,就是无限,而且执着于数学,充斥着对数学的渴望,除了数学再无想做的事,它也不可能把数学发展到今天这个样子。

许多人认为数学规律不需要用现实世界的实践来证明,因此即便脱离了现实,数学也能够得到发展,认为数学本身就是人类冥想的产物,于是就误以为只需要冥想就能发展数学。

这种理解是非常错误的。

中国人的智力并不弱,但在过往的几千年中几何学却没有得到充分发展,以至于明代还需要翻译欧几里得的几何原本,这是为何?

这显然是因为用不着,古埃及的几何水平是很高的,在于每次尼罗河汛期都会淹没原先土地上的痕迹,这就使得古埃及人需要不断地划分和规划土地,而黄河流域则没有这样严重的汛期泛滥问题,自然在几何上就落后了。

牛顿之所以能系统发展出微积分,是因为当时为了研究物体运动的需要,而莱布尼茨也是从几何学中发展出了微积分。

如果你让一个连一个较为准确的计时器都没发明,只能靠日晷和水滴或者活人报数,来计时的文明来研究物体的运动,他们是绝不会从这之中发展出微积分的,因为连物体运动的速度都测不准的话,你会去想研究物体速度的变化吗?

近几百年的发展不仅仅是数学被应用于物理学的历史,也是物理学启发数学的历史,比如,为了解决“最速降线”的问题,数学家们才发明了变分法,泛函分析这个分支可以说是受到理论物理启发最大的。

若不是为了研究力学和电磁学,向量说不定都不会有叉乘;再夸张直白一点一点,设想如果没有负债和亏本这种普遍存在的经济问题,那么“负数”这个概念要等到什么时候才会出现呢?

数学不仅仅是逻辑,数学学科如同其他学科一样,是一套语言,它是人类对现实世界的描述,它本身是源于生活的。

须知是物质决定意识,虽然数学本身不需要物质为支撑,但人类要去发展哪方面的数学,完全是因为外界物质环境的影响,一个你从未见过的东西的规律,你是不会想去思考的。

如果有朝一日发现了外星的智慧生命并且能与它们交流,你很有可能发现它们在一个你未曾想到的数学领域颇有建树。所以如果这个房间里的变化也足够复杂,也许这个普通人能发展出一套全新的数学体系,但恐怕会和目前人类的数学发展历史大相径庭。

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第一个发现根号二的人,因为和当时的数学格格不入,被弄死了。

非欧几何创立之后近百年,因为和当时的数学格格不入,被当成笑料。

所以说数学的发展并不是由A推演出B,再由B推演出C,再一路推到DEFG直到终极定理。

而是:由A推出B,由B推出C,突然就卡在死胡同里了。过了好多年,一个天纵英才扔掉ABC,另辟蹊径从X推到Y,再从Y推到Z,卡住了,再等下一个天纵英才找另一条路。

一个普通人的话…… 大概率是会掉在某个死胡同里,卡一亿年。

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N天推演部分高等数学(四小时工作制则需2N天),未经测试:

第一天:

实数(一小时)

函数(一小时)

极限(三小时)

导数(三小时)

第二天:

牛顿——莱布尼兹公式(一小时)

基本初等函数积分(一小时)

换元积分法(二小时)

分部积分法(二小时)

有理函数积分(二小时)

第三天:

椭圆积分(四小时)

中值定理(半小时)

洛必达法则(半小时)

泰勒公式(二小时)

无穷级数(一小时)

第四天:

泰勒级数(一小时)

无穷级数收敛性判别法(一小时)

函数项级数(二小时)

多元函数偏导数(一小时)

多重积分、累次积分(三小时)

第五天:

梯度、散度、旋度(一小时)

傅立叶级数(一小时)

广义积分(二小时)

含参变量的积分(二小时)

复数(一小时)

全纯函数(一小时)

第六天:

柯西积分公式(二小时)

留数定理(一小时)

洛朗级数(一小时)

黎曼映照定理(四小时)

第七天:

分式线性变换(一小时)

Christoffel-Schwarz变换(二小时)

整函数的Hardmard分解(一小时)

亚纯函数的Mittag-Leffler分解(一小时)

Schwarz引理(一小时)

Picard定理(一小时)

Gamma函数(一小时)

第八天:

Zeta函数和素数定理(八小时)

第九天:

椭圆函数(四小时)

椭圆曲线(四小时)

第十天:

群(一小时)

环(一小时)

域(一小时)

线性方程组(二小时)

行列式(二小时)

矩阵(一小时)

第十一天:

线性空间,线性变换(一小时)

特征值和特征向量,Jordan标准形(二小时)

二次型(一小时)

正交矩阵,Hermite矩阵(一小时)

LU分解(一小时)

模(二小时)

第十二天:

Abel群的结构定理(一小时)

Jordan-Holder定理(一小时)

Galois理论(三小时)

链复形及其同调群(一小时)

拓扑(二小时)

第十三天:

单纯同调(二小时)

奇异同调(一小时)

Cech上同调(三小时)

同伦(二小时)

第十四天:

微分流形(二小时)

切向量场,微分形式(二小时)

de Rham上同调(一小时)

纤维丛(一小时)

Stiefel-Whitney类(一小时)

陈类(一小时)

第十五天:

黎曼度量,联络(二小时)

测地线(一小时)

Gauss-Bonnet定理(二小时)

线性常微分方程(一小时)

解的存在性和唯一性,lipschitz条件(二小时)

第十六天:

动力系统(一小时)

Frobenius方法(二小时)

极限环(二小时)

Sturm–Liouville理论(二小时)

Bessel函数,Legendre函数(一小时)

第十七天:

集合的ZFC公理系统,序数,基数(一小时)

测度(二小时)

lebesgue积分(一小时)

控制收敛定理(二小时)

Fubini定理(一小时)

Radon-Nikodym定理(一小时)

第十八天:

Lp空间(二小时)

Banach空间,Banach算子,Hilbert空间(二小时)

Hahn-Banach定理(一小时)

共鸣定理(一小时)

开映射定理,闭图像定理(一小时)

线性算子的谱,Fredholm二择一定理(一小时)

第十九天:

C*代数(二小时)

广义函数(二小时)

偏微分方程的分离变量法(一小时)

行波法(一小时)

Green函数法(一小时)

积分变换法(一小时)

第二十天:

变分法(二小时)

代数簇(二小时)

概形(四小时)

第二十一天:

范畴,函子,可表函子(一小时)

黎曼曲面,黎曼-罗赫定理(三小时)

拟共形映射,Teichmuller理论(四小时)

第二十二天:

函数域上的Zeta函数,Weil猜想(二小时)

代数群,Abel簇(二小时)

线性代数群,约化群(四小时)

第二十三天:

李群,李代数(四小时)

代数数域,代数整数环,Dedekind理论(四小时)

第二十四天:

p-adic数(一小时)

类域论(二小时)

Tate's thesis(三小时)

Mordell-Weil定理(二小时)

第二十五天:

Selmer群(一小时)

Shafarevich-Tate群(一小时)

椭圆曲线的L-函数,BSD猜想(二小时)

筛法,圆法,哥德巴赫猜想(二小时)

数的几何(二小时)

第二十六天:

(未完待续……)

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这个问题非常硬核。

其实这个问题可以延伸一下:在一个无限的时间轴上,一个最微小的智能可以通过不断的自省达到一个什么样程度?

答案:达到无限智能的程度。

这也是宇宙的第一因。是道德经里的一,基督教里的自有永有的神的起源。

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