Что такое математика: классификация? Значение математика: классификация в энциклопедии Кольера

К статье МАТЕМАТИКА Старая и новая классификации математики. Понятие структуры и связанные с ним другие понятия заняли в современной математике центральное место как с чисто "технической", так и с философской и методологической точек зрения. Общие теоремы основных типов структур служат чрезвычайно мощными инструментами математической "техники". Всякий раз, когда математику удается показать , что изучаемые им объекты удовлетворяют аксиомам определенного типа структур, он тем самым доказывает, что все теоремы теории структуры э того типа применимы к конкретным объектам, изучением которых он занимается (без этих общих теорем он, весьма вероятно , упустил бы из виду конкретные их варианты или был бы вынужден обременять свои рассуждения излишними допущениями). Аналогично, если доказано, что две структуры изоморфны, то число теорем немедленно удваивается: каждая теорема , доказанная для одной из структур, сразу же дает соответствующую теорему для другой . Неудивительно поэтому , что существуют весьма сложные и трудные теории, например " теория поля классов" в теории чисел, главная цель которых - доказательство изоморфизма структур. С философской точки зрения, широкое использование структур и изоморфизмов демонстрирует основную особенность современной математики - то обстоятельство , что "природа" математических "объектов" не имеет особого значения, значимы лишь отношения между объектами ( разновидность принципа неполноты знания). Наконец, нельзя не упомянуть о том, что понятие структуры позволило по-новому классифицировать разделы математики. До середины 19 в. они различались в соответствии с предметом исследования. Арифметика (или теория чисел) имела дело с целыми числами, геометрия - с прямыми, углами, многоугольниками, окружностями, площадями и т.д. Алгебра занималась почти исключительно методами решения численных уравнений или систем уравнений, аналитическая геометрия разрабатывала методы преобразования геометрических задач в эквивалентные алгебра ические задачи . Круг интересов еще одного важнейшего раздела математики, получившего название "математический анализ", включал в основном дифференциальное и интегральное исчисления и различные их приложения к геометрии, алгебре и даже теории чисел. Количество этих приложений увеличивалось, возрастало и их значение , что привело к дроблению математического анализа на подразделы: теорию функций, дифференциальные уравнения (обыкновенные и в частных производных), дифференциальную геометрию, вариационное исчисление и т.д. Для многих современных математиков такой подход напоминает историю классификации животных: когда-то и морская черепаха , и тунец считались рыбами, поскольку обитали в воде и имели сходные черты. Современный подход научил нас видеть не только то, что лежит на поверхности, но и заглядывать глубже и пытаться распознавать фундаментальные структуры, лежащие за обманчивой внешностью математических объектов. С этой точки зрения, значение имеет исследование наиболее важных типов структур. Вряд ли в нашем распоряжении имеется полный и окончательный список этих типов; некоторые из них были открыты в после дние 20 лет, и есть все основания ожидать в будущем новых открытий. Однако мы уже имеем представление о многих основных "абстрактных" типах структур. (Они "абстрактны" по сравнению с "классическими" объектами математики, хотя и те вряд ли можно назвать "конкретными"; дело скорее в степени абстракции.) Известные структуры можно классифицировать по входящим в них отношениям или по их сложности. С одной стороны, существует обширный блок "алгебраических" структур, частным случаем которых является, например, групповая структура ; среди других алгебраических структур назовем кольца и поля (см. также АЛГЕБРА АБСТРАКТНАЯ). Раздел математики, занимающийся изучением алгебраических структур, получил название "современной алгебры" или "абстрактной алгебры", в отличие от обычной, или классической, алгебры. Значительная часть евклидовой геометрии, неевклидова геометрия и аналитическая геометрия также вошли в состав новой алгебры. На том же уровне общности находятся два других блока структур. Один из них, называемый общей топологией, включает в себя теории типов структур, частным случаем которых является структура метрического пространства (см. ТОПОЛОГИЯ; АБСТРАКТНЫЕ ПРОСТРАНСТВА). Третий блок составляют теории структур порядка и их расширений. "Расширение" структуры заключается в добавлении к уже имеющимся аксиомам новых. Например , если к аксиомам группы добавить в качестве четвертой аксиомы свойство коммутативности a*b = b*a, то мы получим структуру коммутативной (или абелевой) группы. Из этих трех блоков два последних до недавнего времени находились в сравнительно стабильном состоянии, а блок "современная алгебра" стремительно разрастался, подчас в неожиданных направлениях (например, получила развитие целая отрасль , получившая название "гомологической алгебры"). За пределами т.н. "чистых" типов структур лежит другой уровень - "смешанных" структур, например алгебраических и топологических, вместе с новыми связывающими их аксиомами. Было изучено множество таких комбинаций, большинство из которых распадаются на два обширных блока - "топологическую алгебру" и "алгебраическую топологию". Вместе взятые, эти блоки составляют весьма солидную по объему "абстрактную" область науки . Многие математики надеются с помощью новых средств лучше понять классические теории и решить трудные проблемы. Действительно , при соответствующем уровне абстрагирования и обобщения задачи древних могут предстать в новом свете, что позволит найти их решения. Огромные фрагменты классического материала оказались под властью новой математики и были преобразованы или слились с другими теориями. Остаются обширные области, в которых современные методы проникли не столь глубоко . Примерами могут служить теория дифференциальных уравнений и значительная часть теории чисел. Весьма вероятно, что существенный прогресс в этих областях будет достигнут после того, как будут открыты и тщательно изучены новые типы структур.