Математика как практика

Как меняется работа математиков с приходом ИИ

Терренс Тао уверен: впереди нас ждут кардинальные перемены.

В интервью он высказал мнение, что ИИ не заменит учёных, но станет для них мощным «вторым пилотом», который изменит сам способ производства математического знания.

Вместо ручного труда «ремесленников», где каждый математик совершает открытия одно за другим и обладает сразу всеми компетенциями, необходимыми для производства научного продукта, нас ждёт переход к «массовому производству» теорем. Это не означает конца или обесценивания математики — это означает её переход на качественно новый уровень.

Я думаю, что через три года искусственный интеллект станет полезным инструментом для математиков. Он будет отличным помощником. Вы пытаетесь доказать теорему, и есть один шаг, который, как вам кажется, верен, но вы не совсем понимаете, как его обосновать. И вы можете сказать: «ИИ, не мог бы ты сделать это для меня?» И он, возможно, ответит: «Я думаю, что могу это доказать». Я не считаю, что математика будет «решена». Если произойдет еще один крупный прорыв в области ИИ, то это возможно, но я бы сказал, что через несколько лет мы увидим значительный прогресс, и использовать ИИ на практике станет всё проще и проще.

И даже если ИИ сможет выполнять ту математику, которую делаем мы сейчас, это значит, что мы просто перейдем на более высокий уровень математики. Например, сейчас мы доказываем вещи одну за другой. Это похоже на работу мастеров-ремесленников, которые вручную создают деревянные куклы. Вы берете одну куклу, тщательно ее раскрашиваете и так далее, а затем беретесь за следующую. То, как мы занимаемся математикой, не сильно изменилось. Но во всех других дисциплинах у нас есть массовое производство. Так что с ИИ мы сможем доказывать сотни или тысячи теорем одновременно. А математики-люди будут направлять ИИ для выполнения различных задач. Так что я думаю, способ, которым мы занимаемся математикой, изменится, но их временные рамки, возможно, немного оптимистичны.

Я думаю, что появятся совершенно новые способы занятия математикой, которых сейчас просто не существует. Я могу представить себе математиков-менеджеров проектов, которые смогут организовывать очень сложные проекты — они не понимают всю математику досконально, но могут разбивать задачи на более мелкие части и делегировать их другим людям, и у них хорошие коммуникативные навыки. Затем есть специалисты, которые работают в подобластях. Есть люди, которые хорошо умеют обучать ИИ определенным типам математики, и есть те, кто может преобразовывать доказательства ИИ во что-то, удобочитаемое для человека. Это станет сильно больше похоже на то, как работает практически любая другая современная отрасль. Как, например, в журналистике: не у всех один и тот же набор навыков. Есть редакторы, есть журналисты, есть бизнес-менеджеры и так далее — подобное в конечном итоге появится и в математике.

(источник)

Don't just read it; fight it! Ask your own questions, look for your own examples, discover your own proofs. Is the hypothesis necessary? Is the converse true? What happens in the classical special case? What about the degenerate cases? Where does the proof use the hypothesis?

Не просто читайте — спорьте с этим! Задавайте свои вопросы, ищите собственные примеры, открывайте свои доказательства. Необходима ли гипотеза? Верно ли обратное утверждение? Что происходит в частном случае? А в вырожденных случаях? Где именно в доказательстве используется гипотеза?


П. Халмош ("Я хочу быть математиком")

Конструируйте собственные когнитивные инструменты

Математика — это наименьший такой предмет, что:

• Математика включает натуральные числа, планиметрию и стереометрию
• Математика — это то, что изучают математики
• Математики — это те люди, которые углубляют человеческое понимание математики

Другими словами, по мере развития математики мы включаем её в наше мышление. По мере того как наше мышление становится более сложным, мы порождаем новые математические концепции и новые математические структуры: предмет математики меняется, отражая то, как мы мыслим.

Если то, что мы делаем, — это конструирование лучших способов мышления, то психологические и социальные аспекты просто необходимы для хорошей модели математического прогресса. Эти измерения отсутствуют в популярных моделях. В карикатурном виде популярная модель математического прогресса утверждает, что:

Definition. Математики исходят из нескольких базовых математических структур и набора аксиом, «данных» относительно этих структур.

Theorem. Существуют различные важные вопросы об этих структурах, на которые нужно ответить и которые можно сформулировать как формальные математические предложения.

Proof. Задача математика — найти дедуктивный путь от аксиом к предложениям или к их отрицаниям.

Мы могли бы назвать это моделью математики «определение-теорема-доказательство» (DTP). Очевидная её слабость в том, что она не объясняет источник возникновения вопросов.

Мы не пытаемся выполнить некий абстрактный план по производству определений, теорем и доказательств.

Мера нашего успеха в том, позволяют ли наши действия людям понимать и мыслить о математике яснее и эффективнее. Для нас много более важным является вопрос «как мы понимаем математику»

———

Чтобы учиться математике эффективнее, смотрите на свою деятельность как на конструирование новых когнитивных инструментов

Каждый новый объект, метод или доказательство ценны ровно настолько, насколько они делают ваше мышление:

• более ясным (вы видите суть без лишнего шума)
• более гибким (можете применять идеи в разных задачах)
• более продуктивным (рождаются новые вопросы и ходы мысли)

Вместо заучивания доказательств задайтесь вопросом: «какую новую перспективу на математику это мне дало?»

Когда продумываете пример или схему рассуждений: «помогает ли это мне и другим мыслить лучше?»

Оценивайте успех занятий не числом совершенных открытий, а тем, насколько они изменили ваше мышление и понимание

Так когда же можно пропустить доказательство?

Можно, если:

• вы уже поняли формулировку теоремы и ее идею
• доказательство выглядит чисто техническим и громоздким
• вы только знакомитесь с темой и хотите увидеть архитектуру

Не стоит пропускать, если:

• доказательство служит источником важной идеи или метода
• вы готовитесь к экзамену, где его нужно будет воспроизвести
• вы не до конца понимаете, что именно доказывает теорема

Важно помнить: пропуск — это не удаление из памяти навсегда, а тактическая пауза. Используйте итеративную стратегию и возвращайтесь к доказательствам позже, когда картина уже сложится в голове.

Тёрстон подчеркивает: нам нужно больше усилий направлять на передачу идей. Ваша задача — не просто выучить эти идеи, а сделать их частью своего математического мышления. И часто эффективнее воспринять их через широкие каналы коммуникации: рисунки, аналогии, диалоги с одногруппниками.

Вывод: пропускать доказательства — не только нестрашно, но иногда и необходимо. Это тактический ход, позволяющий не утонуть в деталях и увидеть общую архитектуру теории

Доказательство — это мост к пониманию, но иногда можно сначала увидеть цель на другом берегу, а уже потом разбираться, как по этому мосту пройти

Можно ли пропускать доказательства?

Знакомо ли вам это чувство? Вы читаете захватывающее введение в новую теорию, подбираетесь к сути красивой теоремы, и... на вашем пути вырастает стена из лемм, технических определений и многостраничных, запутанных доказательств. Рука сама тянется перелистнуть эти страницы. А потом накатывает чувство вины за пропуск технических деталей. Даёт о себе знать суровое убеждение:

Настоящий математик должен продираться через каждое доказательство, страница за страницей. Иначе это несерьёзно

Но так ли это? С этим мифом спорят многие крупные математики. В своём эссе «О доказательствах и прогрессе в математике» Уильям Тёрстон как раз возражает против такого подхода. Он приводит цитату из работы Джаффа и Куинн:

«Мы, математики, должны доказывать теоремы, отделяя зерна от плевел, правду от вымысла»

Тёрстон считает, что это неполная и даже искажённая картина. Он предлагает сместить акцент. Главный вопрос для математика, по его мнению, звучит так:

Как мы углубляем человеческое понимание математики?

Это отличная точка зрения для тех, кто тянется к знанию! Ведь наше обучение — это путешествие, целью которого является именно понимание, а не просто коллекционирование доказательств.

Когнитивистика и науки об обучении подтверждают:

Пропускать отдельные доказательства при первом знакомстве с теорией не только допустимо, но иногда и необходимо.

Почему?

1. Это помогает удержать фокус на сути. Изначальное понимание общей идеи и интуиции создает «когнитивный каркас», на который потом можно навешивать детали. Без этого каркаса детали превращаются в бессмысленный набор символов

2. Это предотвращает когнитивную перегрузку. Мозг не может усвоить всё и сразу. Пытаясь с первого раза понять каждую техническую лемму, вы рискуете «утонуть» и потерять суть

Как метко заметил Николай Вавилов, «общая когерентность математической картины мира куда важнее доказательств»

На первой лекции мы кратко зафиксировали тезисы, раскрытые выше, после чего говорили про

1) Универсумы и полиморфизм по универсумам
2) Четыре свойства функторов (инъективность и сюръективность | на объектах и на Hom-ах) и их сочетания как формализация понятий "свойство" и "структура"
3) Карту категорий и функторов, захватывающую основные понятия университетской математики
3*) Как бы могла выглядеть категорная карта математики?
4) Понятие алгебраической теории и соотв. алгебраических категорий
5) Первую интуицию естественного преобразования
6) Определение предела/копредела

По некоторым пунктам я хочу дать комментарии, но сейчас я устал писать и продолжу потом.

Удивительная запись прилагается

Я редко пишу в этот канал в последнее время, потому что ежедневные наблюдения и находки окончательно переселились в @truly_part, а содержательные откровения на разные темы ещё дозревают. Но этой весной будет много материала для ultima ratio — со следующей недели я начинаю читать курс по теории категорий.

Цель курса — дать объемное, наполненное примерами, интуицией и связями с разными областями математики, введение в ключевые идеи. Такого, по-видимому, до сих пор нет в литературе. (Постаревшая книга Маклейна, похоже, часто пугает неопытного читателя и рискует сформировать у него ошибочное неприятное представление об этом прекрасном фундаментальном языке, пронизывающем многие разделы современной математики. Книжка Эмили Риел же в этом плане хороша как введение, но там только азбука). Курс также заполняет все пререквезиты к курсам высшей теории категорий и бесконечномерной гладкой геометрии, которые я планирую прочитать на летнем лектории в этом году.

Темы курса — после глубокого обсуждения основ языка (свойств категорий, функторов, пределов, эпи-моно систем факторизаций, сопряжений, монад, 2-категорий и т.п.), мы перейдем к богатым теориям, вращающимся вокруг классов живых категорий и систематически изучающих соответствующие части математической реальности.

Начнем с главной из них — теории локально представимых категорий (= категорий математических структур), а затем перейдем к её веткам: алгебраическим категориям и топосам.

Среди прочего, здесь будет про двойственность Габриэля-Улмера между синтаксисом и семантикой, про топосы как сеттинг для геометрии (в частности, топосы гладких пространств, являющиеся моделями синтетической дифференциальной геометрии), про внутренний язык категорий, про естественные свойства и структуры возникающие у определенных типов математических объектов (регулярные, точные, когерентные, экстенсивные, моноидальные, декартово-замкнутые..) и крутые связанные с ними импликации. Отдельное внимание будет уделено теории замкнутых моноидальных категорий, концептам возникающим в них и, конечно, (как и всюду в этом курсе) воплощениям этих узоров в живой математике (теория вероятности через марковские категории, квантовая информация через кинжальные категории).

Затем, иллюстрируя развитый язык и технику, мы обсудим ряд важных и/или красивых сюжетов из классических и современных работ (например, инициальные алгебры, фрактальные объекты в категориях, монады коплотности и двойственность Исбела и др.).

На протяжении курса, все не вошедшее в него, я буду параллельно рассказывать здесь. Будут листочки с упражнениями и задачами, которые я могу принимать у желающих.

Интерактивные лекции предварительно планируются в 17:00 - 20:00 по средам в НМУ, трансляция в телемосте (ссылка в чате курса), записи на Higher geometry. Можете написать мне (куда угодно), чтобы добавиться на форум HG с чатом курса. Если вы хотите участвовать, но не можете в это время — напишите тоже, если многим окажется неудобно, то рассмотрим вместе другое время.

Введение в теорию категорий для самых маленьких

Теория категорий начинается с наблюдения, что многие свойства математических систем можно представить просто и единообразно посредством диаграмм, состоящих из стрелок. С их помощью можно «спрятать» кванторы и ненужные математические символы. Это более естественно: каждое математическое утверждение должно в первую очередь нести в себе некоторую идею

Когда вы изучаете теорию категорий, у вас в голове растут новые нейроны

В теории категорий, доказав одну теорему, вторую вы получаете в подарок. Определив одну конструкцию, вторую вы получаете в подарок

С точностью до эквивалентности, каждая категория — это структура, состоящая из своего скелета и некоторого «лишнего мяса»

Сейчас мы начнём подниматься на несколько уровней абстракции вверх. Раньше мы работали с конструкциями нулевого уровня, а именно, с математическими структурами и операциями в них. Затем мы определили конструкции первого уровня, а именно, объекты категорий и морфизмы между ними. Теперь же мы мысленно образуем новую категорию второго уровня, объектами которой будут являться категории. Чтобы придать этому понятию смысл, нужно дать определение функтора.

Категорная философия состоит в том, что, определяя математическую структуру, мы тут же должны сказать, что мы называем морфизмами между двумя такими структурами. Таким образом, после определения категории нам сразу же требуется ввести понятие морфизма категорий. Такой морфизм называется функтором. Функторы были впервые определены в алгебраической топологии, где они использовались как удобный инструмент для классификации топологических пространств.

Тот факт, что забывающий функтор Ab→Grp является полным вложением, показывает, что коммутативность группы — это свойство, а не дополнительная структура

Задать функтор из группы в Set — это то же самое, что и задать действие группы на множестве

Лемма Йонеды гласит: «Скажи мне, кто твой друг, и я скажу, кто ты»

Каждое естественное преобразование в каком-то смысле осуществляет категорную «деформацию», непрерывное преобразование

Содержание заметок:

• Мотивирующие конструкции
• Основные понятия и примеры
• Конкретные категории
• Изоморфизмы
• Скелет
• Универсальные объекты
• Категорные аналогии: отношения предпорядка, множества и моноиды
• Принцип двойственности
• Функторы и категория категорий
• Забывающие функторы
• Функторы конкретных категорий
• Функторные аналогии: монотонные функции, гомоморфизмы моноидов и группа преобразований
• Главный функтор Hom
• Естественные преобразования
• Категория функторов
• Естественность двойственности в линейной алгебре
• Свободные объекты
• Представимые функторы
• Лемма и вложение Йонеды, теорема Кэли

Бонус: внутри 94 примера и 68 упражнений разной сложности

Как понять лемму Йонеды

Изучая сложную тему, легко увязнуть в деталях и не увидеть лес за деревьями. Лемма Йонеды из теории категорий — идеальный пример. Но её изучение можно превратить из зубрёжки в увлекательное путешествие, если следовать структуре таксономии Блума.

А если хотите настоящей эффективности, сразу начинайте с пятого уровня и спускайтесь к первому!

Вот как может выглядеть освоение на каждом уровне:

Уровень 1: запоминание

Выучите формулу Nat(Hom(-, X), F) ≅ F(X) и значение всех используемых в ней символов

Запомните, что правило X→Hom(X,-) задает вложение C^op→Set^C в категорию предпучков

Уровень 2: понимание

• Объясните своими словами. Например:

Лемма (вложение) Йонеды утверждает, что объект любой категории полностью определяется информацией о том, как в него отображаются все остальные объекты

Формула гласит, что имеется биекция между значением заданного функтора и естественными преобразованиями из представимого функтора в заданный

• Проложите мосты, придумайте аналогии, подберите метафоры:

Скажи мне, кто твой друг, и я скажу, кто ты

Уровень 3: применение

Выведите из леммы теорему Кэли в теории групп

Выведите из леммы свойство вложения

Докажите лемму Йонеды

Уровень 4: анализ

Проанализируйте, какую роль играет условие естественности преобразования

Сравните ковариантную и контравариантную версии

Сравните лемму Йонеды с концепцией универсальных свойств

Уровень 5: оценка

На какой исследовательский вопрос отвечает лемма Йонеды?

Как в примере симплициальной категории (объекты: конечные ординалы; морфизмы: монотонные функции) утверждение леммы начинает играть новыми красками (вложение в категорию симплициальных множеств) и становится очевидным?

Является ли лемма Йонеды тривиальной, если её доказательство состоит всего из нескольких строк?

Насколько убедительно утверждение, что в математике объект определяется своими взаимоотношениями с другими объектами? Оцените философскую значимость леммы Йонеды

Проанализируйте роль и использование леммы Йонеды в контексте теории топосов

Уровень 6: синтез

Разработайте новый пример категории и функтора из этой категории в Set, который был бы непредставимым. Используя лемму Йонеды, постройте естественное преобразование из представимого функтора в ваш непредставимый функтор и опишите, какую информацию о структуре вашей категории это преобразование выявляет

Подумайте, можно ли в лемме Йонеды заменить категорию Set на другие обогащённые категории. Какие новые трудности возникают в этом случае?

Как может выглядеть версия леммы Йонеды для ∞-категорий?

Представьте, что вы разрабатываете курс по теории категории для начинающих математиков. Составьте образовательную траекторию, где кульминацией будет собственное открытие леммы Йонеды студентами

Придумайте способ визуализации леммы Йонеды (например, через диаграммы или геометрические образы)

Лемма Йонеды описывает морфизмы из представимого функтора. Исследуйте двойственное гипотетическое утверждение («лемму ко-Йонеды») о том, как морфизмы из объекта в объект сводятся к морфизмам из представимого функтора

Как бы вы стали объяснять лемму Йонеды? Делитесь в комментариях!

TL;DR: Начинайте изучать новую тему с примеров и вопросов «почему?», двигаясь от высоких уровней мышления (оценка, анализ) к низким (запоминание). Таксономия Блума — ваша дорожная карта для этого восходящего маршрута к глубокому пониманию

В прошлом посте мы обсудили все шесть этапов. Но как ими пользоваться на практике, когда хочется разобраться в новом понятии или теореме?

Ключевой принцип: понимание строится на примерах

Абстрактные понятия оживают только тогда, когда вы видите их в работе. Ваша главная задача на всех этапах: активно искать, конструировать и разбирать конкретные примеры и контрпримеры.

Мы понимаем только то, что можем описать образами, иллюстрациями, метафорами и прототипами из нашего жизненного опыта

Шаг 1: Начните с оценки (уровень 5)

Создайте контекст и мотивацию. Спросите себя: Зачем это нужно? С чем это связано? Какую проблему это решает?

• Какой конкретный пример подчёркивает важность этого утверждения?
• На каком примере видно, что без одного из условий теорема перестаёт работать?

Шаг 2: Перейдите к анализу (уровень 4)

Изучите границы применимости и «разберите на части». Сравните разные специализации и случаи

• Как дополнительная структура (топология, метрика) влияет на действие общей теоремы в этом примере?
• Что общего и в чём разница между двумя частными случаями?

Шаг 3: Примените на практике (уровень 3)

Увидьте понятие в действии, чтобы оно «ожило». Разберите 2-3 типовые задачи.

• Используя теорему, докажите это конкретное свойство для вот той конкретной группы
• Как это понятие работает в этом известном вам примере?

Шаг 4: Объясните своими словами (уровень 2)

Убедитесь, что вы поняли суть. Перескажите, представив, что рассказываете другу. Если не получается, то понимания ещё не пришло, возвращайтесь назад

• Как эта теорема выглядит в конкретной ситуации (в группах, кольцах, пространствах)?
• Что здесь является X, а что — Y?

Шаг 5: закрепите детали (уровень 1)

Запомните точные формулировки. Выучите определения и формулы. Теперь, когда суть ясна, это в разы легче!

Ваш ход!

Вспомните понятие, которое вы сейчас пытаетесь освоить. Прямо в комментариях набросайте для него всего один вопрос уровня 5 или 4.

Например: «Изучаю тензоры. Вопрос уровня 5: какую проблему в физике или математике решает тензорное исчисление, которую нельзя было решить обычными векторами?»

Давайте вместе превратим скучные темы в интересные исследования!

Шесть уровней мышления для эффективного обучения

Речь идёт о классификации образовательных учебных целей, называющейся таксоно́мией Блума

Большинство студентов застревают на первых уровнях. Для достижения высоких академических результатов необходимо осознанное мышление на нужном уровне

01:14 Запоминание (первый уровень)

• Цель: запомнить
• Механическое запоминание через многократное повторение и перечитывание
• Результат: умение воспроизводить факты и процедуры
• Несмотря на название, этот уровень не позволяет отложить знания в долгосрочную память
• Из-за легкости выполнения он создает иллюзию обучения

02:16 Интерпретация (второй уровень)

• Цель: понять через интерпретацию
• Стремление не просто заучить материал, а понять его смысл, интерпретировать, «одушевить» и проиллюстрировать на конкретном примере, обобщить, пересказать своими словами
• Результат: способность объяснить понимание концепции
• В университете на экзаменах часто ожидают именно этот уровень

04:00 Применение (третий уровень)

• Цель: применить #обучениедвижимоевопросами
• Использование усвоенной информации в стандартных ситуациях для решения простых, типовых задач, отработка техники
• Результат: способность решить задачу, где нужно применить изученный принцип или формулу («задачки по образцу»), умение использовать и наглядно демонстрировать знания
• Можно достичь простым решением большого количества практических задач

Эти были три уровня низшей группы. Переходим к высшей

05:43 Анализ (четвёртый уровень)

• Цель: проанализировать
• Разложение информации на составляющие, сравнение и сопоставление в разных случаях, определение взаимосвязей и границ применимости, нахождение скрытых причин и следствий
• Результат: способность найти различия и сходства между концепциями, проанализировать структуру, обосновать выводы
• Ключевой этап. Многие студенты избегают этого уровня, так как он кажется сложным и медленным, но именно он ведет к качественному скачку в обучении

08:37 Оценка (пятый уровень)

• Цель: провести оценку
• Формирование суждений и выводов, ответы на «почему это важно?», «какую проблему закрывает?», «чем лучше аналогов?»
• Результат: способность аргументировать, защитить точку зрения, оценить значимость, выбрать наиболее эффективный метод или решение
• Чтобы достичь этого уровня, нужно осмысленно составлять ментальные карты, обучать других, отвечать на вопросы, сводить знания воедино
• Уровень топ-студентов. Встречается на старших курсах университета и в постдипломном образовании. Ключевой для профессиональных позиций

11:28 Синтез (шестой уровень)

• Цель: создать
• Комбинирование элементов в новую, целостную структуру, создание нового: гипотез, проектов, теорий, произведений
• Результат: способность создать новый продукт, предложить оригинальный план действий, разработать новую классификацию, сгенерировать свежие идеи
• Для большинства людей (в повседневной учебе и работе) этот этап не так важен
• Он требуется на высших ступенях образования (в научной работе) и в профессиональной деятельности

12:53 Как и почему вам стоит хакнуть систему и сразу попасть на пятый уровень (спойлер: спускаться сверху вниз куда проще, чем подниматься)

(источник + перевод)

Смысл, поэзия, музыка и красота математики обычно теряются. Это как если бы публика пришла на концерт, а музыканты, не сумев исполнить музыку так, чтобы её оценили, просто раздали копии партитуры. В математике часто случается так, что и исполнители, и публика не осознают, что пошло не так, хотя провал коммуникации очевиден для всех. #коммуникация

Когда математика сводится к техническим деталям, история исчезает. Но обсуждения математики без технических подробностей могут выявить её поэзию и вернуть её к жизни.

Другой источник облака иллюзий, часто скрывающего смысл в математике, кроется в контрасте между нашими поразительно богатыми способностями воспринимать геометрическую информацию и слабостью наших врожденных способностей передавать пространственные идеи (за исключением того, на что мы можем указать или что можем изобразить действием)

Мы без усилий смотрим на двумерную картинку и воссоздаем трехмерную сцену, но мы едва ли можем точно её нарисовать. Подобным образом, мы легко можем представить себе хореографию объектов, движущихся в двух или трех измерениях, но мы едва ли можем передать её буквально, за исключением — опять же — случаев, когда мы можем указать на неё или изобразить её действием. Дело не в том, что эти вещи невозможно передать.

Поскольку наши умы во многом схожи, мы действительно можем описать мысленные образы словами, а затем домыслить и воссоздать их с помощью силы внушения. Это — процесс выработки мысленных рефлексов, и, как и другие подобные задачи, он требует времени. Нам просто нужно осознавать, что это и есть задача и что она важна, чтобы мы не инстинктивно не возвращались к символичному и денатурированному кодированию. #интуиция

Пропасть геометрической коммуникации

Математика — это путешествие, ведущее от одного невероятного вида к другому. Каждая из её многочисленных троп может быть скрыта невидимыми облаками иллюзий. Невезучие и неосторожные путешественники легко могут сбиться в обширное болото. Иллюзии возникают потому, что мы не можем непосредственно наблюдать за тем, как думают другие. Нам даже трудно осознавать собственное мышление. То, чего мы не видим, мы заменяем тем, что воображаем, отсюда и иллюзорная ловушка, которая может завести в тупик.

Склонность людей игнорировать то, что они не могут легко увидеть (или высказать), чтобы сосредоточиться на том, что легко увидеть (или сказать), приводит к предсказуемым и повсеместным проблемам в коммуникации математики

Внутренний неукротимый инстинкт побуждает нас передавать через речь такое содержание, которое высказать нелегко. Из-за этой тенденции математика принимает символичную, алгебраическую и техническую форму

Лишь немногие слушатели технического дискурса слышат историю. Большинство читателей математики (если им удается не запутаться полностью) фиксируют лишь технические детали — которые по сути отличаются от изначальных мыслей, вложенных нами в математический дискурс

Коммуницируйте идеи, а не только результаты

Нам, математикам, нужно приложить гораздо больше усилий для передачи математических идей. Чтобы достичь этого, нам нужно уделять гораздо больше внимания передаче не только наших определений, теорем и доказательств, но и наших способов мышления

Нам нужно ценить значение разных способов мышления об одной и той же математической структуре

Нам нужно сосредоточить гораздо больше энергии на понимании и объяснении базовой ментальной инфраструктуры математики — и, как следствие, меньше энергии на новейшие результаты. Это подразумевает развитие математического языка, эффективного для радикальной цели — передачи идей людям, которые их ещё не знают.

Разрыв между мышлением и записью в текст

Существует ещё один эффект, вызванный большими различиями между тем, как мы думаем о математике, и тем, как мы её записываем

Группа математиков, взаимодействующих друг с другом, может поддерживать набор математических идей в живом состоянии в течение ряда лет, и одновременно с этим их реальное мышление может сильно отличаться от записанной версии их математической работы, где гораздо больший акцент сделан на языке, символах, логике и формализме

Но по мере того, как новые поколения математиков изучают предмет, они склонны интерпретировать прочитанное и услышанное более буквально, так что более легко записываемый и передаваемый формализм и аппарат имеют тенденцию постепенно вытеснять другие способы мышления

Есть два противовеса этой тенденции, чтобы математика не погрязла полностью в формализме:

Во-первых, молодые поколения математиков постоянно открывают и переоткрывают идеи самостоятельно, тем самым повторно впрыскивая разнообразные способы человеческого мышления в математику

Во-вторых, математики иногда изобретают названия и находят объединяющие определения, которые заменяют технические описательные обороты и дают хорошие точки опоры для понимания

Названия вроде «группа» вместо «система подстановок, удовлетворяющая...», и «многообразие» вместо «Мы не можем задать координаты, чтобы параметризовать все решения наших уравнений одновременно, но в окрестности любого конкретного решения мы можем ввести координаты...» (Далее следует длинное техническое описание) — могли представлять или не представлять прогресс в понимании среди экспертов, но они чрезвычайно облегчают коммуникацию идей. #коммуникация

Полиглоты в математике

Люди, знакомые с методами работы в подобласти, распознают различные шаблоны утверждений или формул как метафоры и идиомы или описательные обороты для определённых понятий или ментальных образов. Но для людей, не знакомых с тем, что происходит, те же шаблоны не очень просветляют; они часто даже вводят в заблуждение. Язык не оживает ни для кого, кроме тех, кто им пользуется.

Я хотел бы сделать здесь важное замечание: есть математики, которые разбираются в способах мышления более чем в одной подобласти, иногда в довольно большом их числе. Некоторые математики изучают жаргон нескольких подобластей в аспирантуре, некоторые люди просто быстро осваивают иностранный математический язык и культуру, а некоторые находятся в математических центрах, где они сталкиваются со многими подобластями. Люди, комфортно чувствующие себя более чем в одной подобласти, часто могут оказывать очень положительное влияние, служа мостами и помогая разным группам математиков учиться друг у друга. Но люди, знающие несколько областей, могут также оказывать негативный эффект, запугивая других и помогая узаконивать и поддерживать всю систему в целом плохой коммуникации. Например, такой эффект часто проявляется во время коллоквиумов, когда один или два эрудированных человека, сидящих в первом ряду, могут служить для докладчика ментальным ориентиром на аудиторию.

Мысли между строк

Математика в некотором смысле имеет общий язык: язык символов, технических определений, вычислений и логики. Этот язык эффективно передаёт некоторые, но не все, способы математического мышления. Математики учатся переводить определённые вещи почти бессознательно из одного ментального режима в другой, так что некоторые утверждения быстро становятся понятными. Разные математики изучают статьи по-разному, но когда я читаю математическую статью в области, в которой я разбираюсь, я концентрируюсь на мыслях, которые стоят между строк. Я могу просмотреть несколько абзацев или цепочек уравнений и подумать: «Ага, они добавляют достаточно формальностей, чтобы провести такую-то идею». Когда идея ясна, формальная установка обычно избыточна и не нужна — мне часто кажется, что я мог бы выписать её сам легче, чем разобраться в том, что написали авторы. Это как новый тостер с 16-страничной инструкцией. Если вы уже понимаете тостеры и если этот тостер похож на предыдущие, с которыми вы сталкивались, вы можете просто включить его в розетку и посмотреть, работает ли он, вместо того чтобы сначала читать все детали в инструкции.
#чтение

Цели чтения

Откинем сейчас такие цели, как убить время, отвлечься от неприятных мыслей или развлечься. Тогда можно выделить хотя бы пять:

1. Получить общее представление, базовые факты, свежую информацию по теме, стать "в курсе", пополнить сведения о чём-нибудь.

• Чтение новостной статьи о последних событиях в науке
• Чтение обзора новой книги или фильма
• Чтение путеводителя перед поездкой

2. Получить эмоциональный заряд, мотивацию, вдохновение, почувствовать уверенность и настроиться на новые свершения.

• Чтение биографии успешного человека, преодолевшего трудности
• Чтение мотивирующей книги по саморазвитию и лидерству
• Чтение вдохновляющей поэзии или цитатника
• Чтение истории о героизме, стойкости духа

3. Погрузиться в иной опыт, культуру, эпоху, систему ценностей, развить эмпатию, обогатить эмоциональный и интеллектуальный багаж, углубить мировоззрение.

• Чтение крупного произведения искусства
• Чтение классической литературы
• Чтение качественной исторической прозы, погружающей в эпоху
• Чтение поэзии, требующей осмысления
• Чтение пьесы (особенно с последующим просмотром постановки)

4. Изучить некоторый вопрос, получить структурированные знания и практические навыки в конкретной, четко очерченной области.

• Чтение учебника для подготовки вопроса перед экзаменом
• Чтение книги по кулинарии, чтобы освоить новую технику
• Чтение руководства по проведению чайной церемонии
• Чтение документа о правовом регулировании NFT в Швейцарии

5. Развиться как личность, развить компетенции, трансформироваться, расширить интеллектуальные горизонты, просветиться, стать более образованным.

• Чтение писем Сенеки для понимания стоицизма и интегрирования в свою жизнь
• Чтение книги на иностранном языке для пополнения словарного запаса
• Чтение литературы о Японии для понимания её культурного кода и переезда
• Чтение разбора произведения для развития эмоционального интеллекта
• Чтение практического руководства для освоения профессиональной области

Одну и ту же книгу можно изучать с различными целями. Тогда:
Один и тот же материал можно изучать различными способами.

Какова цель чтения вашей любимой книги?