对于高中课本里画坐标轴和教虚数i的那种办法,希尔伯特觉得还是得换个思路。他不是先让你画个坐标轴来解释虚数在哪,而是先给了你一套规则。这个方法很有意思,就像摆积木一样,把几条公理搭好就能组成一个完整的数学世界。希尔伯特认为数学就是用规则说话,规则一旦确定了,里面的内容就自己出来了。 比如,复数域里有六条公理:加法和乘法满足交换律和结合律,还有0和1的特殊性质,每个数都有逆元素,还有分配律。这六条拼在一起,就能构成一个域。在这个域里,复数不再是单纯的坐标点,而是可以被严格定义和证明的对象。 这套形式主义的思路让数学变得非常严谨。你不再去关心复数长得像不像水或者其他什么,你只关心规则对不对、能不能自洽。只要规则正确,像乘方、三角函数这些东西就都自然出来了。所以说学数学就是把这些规则当积木搭起来。 有意思的是,虽然复数在实数轴上有大小之分,“-1比2大”,但在希尔伯特的复数域里却没有大小关系。因为在复数域里不存在严格的全序关系。这意味着在复数世界里没有谁大谁小,只有旋转和伸缩。 最后总结一下,从那六条公理开始,希尔伯特把看不见的虚数i变成了可以证明、可以运算、可以讨论的严谨对象。形式主义告诉我们数学不是讲故事,而是用规则把故事逼出来。下次再看到z=a+bi的时候别急着画图,先默念一遍那六条规则——也许你会听见符号自己唱出的旋律。