如何通俗地介紹一下全部三次數學危機?

時間 2021-05-06 18:45:35

1樓:喬楚然

第一次數學危機:畢達哥拉斯學派認為「數及萬物」,並且宇宙一切數都為有理數,也就是說數軸上全是有理數,而有理數全部都可以被表示成兩個整數相除。其學生希帕索斯提出質疑:

乙個直角三角形,兩直角邊邊長為1,根據勾股定理(順便說一句,勾股定理也叫畢達哥拉斯定理),第三邊邊長為根號2,然而根號2不能被表示成任何兩個整數相除,所以根號2就不是有理數。這個事實在我們今天的人類看來是非常簡單的東西,但在當年,這個簡單的事實卻動搖了畢達哥拉斯學派的根基。當時畢達哥拉斯學派就是數學界的霸王,可想而知這影響有多麼可怕。

結局:畢達哥拉斯學派無法解決這個問題,於是將提出問題的人解決——把希帕索斯淹死。

第二次數學危機:關於跑得最快的阿基里斯永遠追不上起點領先的烏龜的悖論。為了追上烏龜,阿基里斯總是要先跑到烏龜之前所在的點,而在這個時間段之內烏龜也前進了一段距離,而阿基里斯仍然需要追到烏龜此刻所在的點,然而在這個過程中烏龜又前進了。

在數學上這是乙個涉及到級數和(為了追上烏龜,阿基里斯需要跑多遠的距離)以及步驟無窮多(時間空間無限分割)、時間無窮小(時間和距離被分割到無窮小)的問題。我當年在數學專業學習的時候,第一次在理科圖書館看到這個邏輯時也被忽悠了一瞬間。就算學習了收斂級數,知道距離和以及時間和都是有限的,也還是腦子裡一直有個小問題:

按照芝諾思考這個問題的步驟,經過無限個步驟後,每一小段阿基里斯需要追上烏龜的時間即使趨於無窮小,也還都仍然是個正數,那麼看起來阿基里斯還是永遠追不上烏龜。後來結合物理上時空的一些理論,得知悖論產生的實質是,這個悖論是建立在將時間和空間進行了無限分割的基礎上的,而事實上,時間和空間卻並非連續可進行無限分割的。

此外,牛頓、萊布尼茲的微積分也受到了質疑,質疑點是:無窮小到底**是不是0。這質疑使得堂堂的微積分感到了恐慌。當然現在微積分已經穩了,危機解除。

第三次數學危機:羅素為了質疑康托爾的集合論(集合三個特點:確定性、互異性、無序性),而提出了「理髮師悖論」。

假設有乙個理髮師,他在門口掛上牌子:我給且只給不為自己刮鬍子的人刮鬍子。那麼,這個理髮師是否可以給自己刮鬍子?

該悖論運用到集合上,則為:假設有乙個集合,它是所有不屬於自己的集合的集合。那麼這個集合是什麼東西?

(如果集合A屬於A,則根據定義,A應該不屬於A;如果集合A不屬於A,則根據定義,A應該屬於A)。然而它是符合康托爾關於集合的定義的。

這個問題直至現在還沒有得到很完美的解決。而我們的數學家康托爾當年則被這個問題逼瘋了。可憐的康托爾,當年寫出集合論時是何等榮耀。

然而高帽子真不是好戴的,一被戴上就恐懼被摘。偏偏天才多是偏執狂。

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