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人类数学史上三次危机,最后一个危机或许永远解决不了!

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在每个人的成长过程中,数学始终伴随我们左右。从最初的牙牙学语,到后来的学校教育,我们都在与数学这个学科紧密接触。

起始阶段,家长们常常向我们灌输的是1、2、3、4这些基础数字。随着我们步入幼儿园,简单的加减运算开始融入我们的生活。



如果从历史长河的角度来看,数学的演进似乎也经历了类似的过程。最先萌芽的,是计数的概念,如古人用结绳记事来记录数量,都是从自然数开始的。

在早期人类的思想里,自然数仿佛是最纯净的数字体系,它们与自然界的种种现象有着最直接的联系。

然而,随着对世界的认知加深,人们意识到自然数已经不足以描绘我们周遭的世界。比方说,若要将一个苹果平分给两个人,每人得到半个苹果,那半个苹果该如何用数字表示呢?

于是,分数或小数的概念应运而生,人们对数学的理解又推进了一步。



在数学研究的深入过程中,人们察觉到数学的简洁和优美,相信它能阐释自然界的任何现象。

但是,一个突如其来的发现,彻底颠覆了人们之前的认知。

当研究到等腰直角三角形时,人们发现了一个不寻常的情形:当两个直角边长均为1时,斜边的长度——根号2——是个无限不循环的小数。无论用何种方式计算,它都似乎永无止境。

更加让数学家们焦虑不安的是,根号2不仅是无限的,它还毫无规律可言。它不像1/3那样虽长,但至少可以通过分数清晰地表示。

这是第一次,人们对于自然数的简洁性提出了质疑。而且,人们还发现,像根号2这样的无理数在数学世界中并不罕见,它们似乎比有理数还要多。

人们开始认真探究无理数背后的秘密,觉得其中一定隐藏着更多深奥的数学真理。

而在此过程中,数学领域迎来了首次危机,最典型的例子便是芝诺的悖论。



简明扼要地讲,这个悖论是关于你和一只乌龟赛跑的故事。乌龟在你前方100米处起跑,而你的速度是乌龟的十倍。你跑完100米时(乌龟起始位置),乌龟已经跑了10米。当你跑完这10米时,乌龟又前进了1米。以此类推,你永远在乌龟的前面一段距离。由此推断,你永远无法追上乌龟。

但现实情况是,你很快就可以赶上乌龟,只要你速度比它快,不管一开始乌龟领先多少,你总能追上并超过它。

这引发了人们对无穷的思考。人们意识到,尽管空间可以无限划分,但你拥有的时间是有限的,你无法在有限的时间内完成无限多的事情,因此不会陷入芝诺悖论的困境。

就如1+1/2+1/4+1/8……这个无穷级数,其和并不会无限大,而是一个有限的数。

对无穷的正确理解,使得人们成功地化解了第二次数学危机。



第二次数学危机,用通俗的话来讲,就是0.999……和1是否相等的问题。早期人们普遍认为,0.999……始终小于1,因为它的循环小数永远无法触及到1。

然而后来,人们意识到0.999……实际上等于1,它们代表的是同一个数。

实际上,第二次数学危机的核心还是关于微积分的理解问题。

直到今天,仍有很多人没有学过微积分,未能掌握微积分的实质,依旧认为0.999……小于1。

第三次数学危机则被称为集合论悖论,最为人知的例子是“罗素悖论”。假设有一个理发师,他的店门口挂着“能为所有不能给自己理发的人理发”的招牌。那么问题来了:这位理发师能否给自己理发?

如果他能,则招牌上所言不实。如果他不能,招牌同样存在问题:因为理发师无法给自己理发,但招牌上却称“能为所有不能给自己理发的人理发”。



有人认为“罗素悖论”其实是逻辑上的诡辩,是集合定义上的混乱。无论如何,没人能对它做出完美的解释。

还有一种通俗解释:上帝是否能创造出一块他自己搬不动的石头?无论答案是能或不能,都存在逻辑上的矛盾。



从概念上讲,与其说罗素悖论是集合上的悖论,不如说它是哲学上的一个概念,一种本体论。

这个悖论总是试图将自身置身事外,结果却发现它自己也处在某个事物的范畴之内。所以最核心的问题是:是否真的有“处于事物之中”这个概念?

这其实也是唯心主义的一种体现。如果整个世界只是你主观幻想的假象,那么“你”本身是否也是一种假象?

如果答案是肯定的,那么,你对“世界是假象”的质疑是否也是一种假象?



如此循环下去,就会陷入思维的死胡同,无法自拔!

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