數理化

數學（英語：mathematics；希臘語：μαθηματικς）這一詞在西方源自於古希臘語的μάθημα（máthēma），其有學習、學問、科學，以及另外還有個較狹意且技術性的意義－“數學研究”，即使在其語源內。其形容詞μαθηματικός（m徠athēmatikós），意義為“和學習有關的”或“用功的”，亦會被用來指“數學的”。其在英語中表面上的複數形式，及在法語中的表面複數形式les mathématiques，可溯至拉丁文的中性複數mathematica，由西塞羅譯自希臘文複數τα μαθηματικς（ta mathēmatiká），此一希臘語被亞里士多德拿來指“萬物皆數”的概念。（拉丁文：mathemetica）原意是數和數數的技術。中國古代把數學叫算術，又稱算學，最後才改為數學。

數學是研究數量、結構、變化以及空間模型等概念的一門學科。通過抽象化和邏輯推理的使用，由計數、計算、量度和對物體形狀及運動的觀察中產生。數學家們拓展這些概念，為了公式化新的猜想以及從合適選定的公理及定義中建立起嚴謹推導出的真理。

數學屬性是任何事物的可量度屬性，即數學屬性是事物最基本的屬性。可量度屬性的存在與參數無關，但其結果卻取決於參數的選擇。例如：時間，不管用年、月、日還是用時、分、秒來量度；空間，不管用米、微米還是用英寸、光年來量度，它們的可量度屬性永遠存在，但結果的準確性與這些參照係數有關。

數學是研究現實世界中數量關係和空間形式的科學。簡單地說，是研究數和形的科學。由於生活和勞動上的需求，即使是最原始的民族，也知道簡單的計數，並由用手指或實物計數發展到用數字計數。

基礎數學的知識與運用總是個人與團體生活中不可或缺的一塊。其基本概念的精鍊早在古埃及、美索不達米亞及古印度內的古代數學文本內便可觀見。從那時開始，其發展便持續不斷地有小幅的進展，直至16世紀的文藝復興時期，因著和新科學發現相作用而生成的數學革新導致了知識的加速。

今日，數學被使用在世界上不同的領域上，包括科學、工程、醫學和經濟學等。數學對這些領域的應用通常被稱為應用數學，有時亦會激起新的數學發現，並導致全新學科的發展。數學家亦研究沒有任何實際應用價值的純數學，即使其應用常會在之後被發現。

創立於二十世紀三十年代的法國的布爾巴基學派認為：數學，至少純粹數學，是研究抽象結構的理論。結構，就是以初始概念和公理出發的演繹系統。該學派認為，有三種基本的抽象結構：代數結構（群，環，域……），序結構（偏序，全序……），拓撲結構（鄰域，極限，連通性，維數……）。

地理（geography）是研究地球表面的地理環境中各種自然現象和人文現象，以及它們之間相互關係的學科。漢語“地理”一詞最早見於《易經》。英文中地理一詞則來源於希臘文hê gê（意為“地球”）和graphein（意為“寫”）。

中國古代最早的地理書籍包括了《尚書·禹貢》和《山海經》等。古代的地理學主要探索關於地球形狀、大小有關的測量方法，或對已知的地區和國家進行描述。

地理非常特殊，因為既有自然（自然地理），又有人文的（人文地理），所以地理是文理兼并的一門大科學。

“物理”（physics）一詞的最先出自希臘文φυσικ，原意是指自然。古時歐洲人稱呼物理學作“自然哲學”。從最廣泛的意義上來說即是研究大自然現象及規律的學問。漢語、日語中“物理”一詞起自於明末清初科學家方以智的百科全書式著作《物理小識》。

在物理學的領域中，研究的是宇宙的基本組成要素：物質、能量、空間、時間及它們的相互作用；藉由被分析的基本定律與法則來完整了解這個系統。物理在經典時代是由與它極相像的自然哲學的研究所組成的，直到十九世紀物理才從哲學中分離出來成為一門實證科學。

物理學與其他許多自然科學息息相關，如數學、化學、生物和自然地理等。化學與某些物理學領域的關係深遠，如量子力學、熱力學和電磁學，而數學是物理的基本工具。

化學（chemistry）是一門研究物質的組成、結構、性質、變化以及變化規律的科學。它對我們認識和利用物質具有重要的作用，世界是由物質組成的，化學則是人類用以認識和改造物質世界的主要方法和手段之一，它是一門歷史悠久而又富有活力的學科，它與人類進步和社會發展的關係非常密切，它的成就是社會文明的重要標誌。

從開始用火的原始社會，到使用各種人造物質的現代社會，人類都在享用化學成果。人類的生活能夠不斷提高和改善，化學的貢獻在其中起了重要的作用。

化學是重要的基礎科學之一，在與物理學、生物學、自然地理學、天文學等學科的相互滲透中，得到了迅速的發展，也推動了其他學科和技術的發展。例如，核酸化學的研究成果使今天的生物學從細胞水平提高到分子水平，建立了分子生物學；對地球、月球和其他星體的化學成分的分析，得出了元素分佈的規律，發現了星際空間有簡單化合物的存在，為天體演化和現代宇宙學提供了實驗數據。

它研究的內容主要包括：物質的組成、結構、性質、變化及其相關的現象、規律和成因，以及物質在自然界中的存在、人工合成和應用等。

通俗的說，學習化學可以了解化學變化的原理，搞清發生在我們身邊的許多“為什麼”。比如溶洞中的鐘乳石、石筍、石柱是怎樣形成的？金屬為什麼容易生鏽？國慶節的焰火為什麼五彩繽紛？泡沫滅火器為什麼能噴出那麼多泡沫而滅火？掌握這些原理，控制反應的條件，使其向著有利於人類的方向發展。

學習化學可以更好的利用自然資源，提煉物質併合成新物質。從地下開採出的煤和石油可以提煉出汽油、煤油、柴油等燃料，還可以生產出塑料、纖維、橡膠等化工原料，進一步加工還可以製得醫藥、炸藥、農藥、化肥、染料等多種化工產品。

學習化學可以幫助人類在能源、材料、生命現象、生態環境等多領域中研究創新，開闢新的道路。現今，化學已開始向油頁岩、生物物料、太陽能、核能等新能源進軍；向先進的光子材料、複合材料等發起挑戰。

隨著科學的飛速發展，學科間的相互滲透，自然科學與社會科學的相互交叉，無論將來從事什麼工作，都必須具備起碼的化學基礎知識。

俗話說，“學好數理化，走遍天下都不怕”。之所以有這種說法，主要是因為公眾的科學素養太差。面對看似奇怪自然現象卻沒有幾個能給予科學的解釋。而且理化也是現代科技與工程的基礎。可以說，沒有數理化，就不會有我們今天豐富的物質文明與科技產品。

總的講，物理學是研究自然界最一般的運動規律、相互作用，以及物質的基本存在狀態與結構層次的科學。一切自然現象都不會與物理學的定律相違背，因此，物理學是其他自然科學及一切現代科技的基礎。物理學，其理論結構充分地運用數學作為自己的工作語言，以實驗作為檢驗理論正確性的唯一標準，因此它是目前最精密的一門自然科學。我覺得這門課的核心內容值得所有人普及，現行課本應加強近代物理學的普及，因為它所涉及的現象直觀上一般不能察覺，但實際上客觀存在，而且許多傳說中一些離奇的自然現象都可以藉助近現代物理學（即相對論、量子力學、非線性物理學等）一一解釋。可見，物理學在人類“科學地認識自然、破除迷信”當中的地位何等重要！

化學是在原子、分子層次上研究物質性質、組成、結構與變化規律的科學。世界是由物質組成的，化學則是人類用以認識和改造物質世界最主要的方法和手段。化學與人類進步和社會發展的關係非常密切，它的成就是社會物質文明的重要標誌。因此，化學是“材料科學的基礎、物質科學的核心、物質工業的後盾”。

科學與非科學的一個重大區別就是“科學需要量化”。一門科學，只有當它能夠用精確的公式、數據與不含糊的結論加以解釋，才能夠使人找到其現象背後的所以然及其現象的程度性。只有這樣，才能使人們更加準確地認識自然現象。科學上的量化也是合理利用自然與防止自然危害的重要理論基礎。科技產品的發明就更離不開量化。要知道，只要神州飛船的數據有0.01的誤差，飛船就有可能遭受重大的災難！因此，我們需要引入使人精確描述事物的一門學科——數學。它也是一門自然科學，並且它的幾乎所有理論足足可以為理、化兩科服務。數學是研究數量、結構、空間等概念的一門自然科學。它往往通過抽象化和邏輯推理的運用，由計數、計算、量度和對物體形狀及運動的觀察中產生。它所涉及的內容不僅僅包括了自然現象，更涉及了現實中的所有事物。因此無論是文科專業，還是理科專業，數學都不應該被忽視。

數學可以分成兩大類，一類叫純粹數學，一類叫應用數學。純粹數學也叫基礎數學，專門研究數學本身的內部規律。中小學課本里介紹的代數、幾何、微積分、概率論知識，都屬於純粹數學。

純粹數學的一個顯著特點，就是暫時撇開具體內容，以純粹形式研究事物的數量關係和空間形式。例如研究梯形的面積計算公式，至於它是梯形稻田的面積，還是梯形機械零件的面積，都無關緊要，大家關心的只是蘊含在這種幾何圖形中的數量關係。

應用數學則是一個龐大的系統。有人說，它是我們的全部知識中，凡是能用數學語言來表示的那一部分。應用數學著眼於解決實際問題，是純粹數學與現實事物之間的橋樑。大家常說現今是信息社會，專門研究信息的“資訊理論”，就是應用數學中一門重要的分支學科。

比如我們經常所說的數學題，就是一種純粹數學。儘管是這樣，我們也應該學好。因為現實中的數量關係是錯綜複雜的。只有純粹數學題目拿得得心應手，今後在實際應用當中才能應用自如。建議大學文科專業除藝術類和語言文學類，像一些經濟、管理等社會類專業也必需開設高等數學、線性代數、概率論等數學課程，並編寫一些與社會發展、經濟、保險等今後與他們工作中可能有關的應用題，增強他們的數感與 精確感。包括高中的文科數學亦應如此。

總之，理、化兩科承擔了今天自然科學與物質科學的理論基礎。同時，它們是人類科學認識自然的有力工具，更是今天豐富的物質文明與科技產品的根本源泉。相信學好數理化，一定會對您今後的生活、工作大有裨益。

學好數理化，走遍天下都不怕。