人类数学史上出现的三次危机,最后一次危机至今仍未解决!

发布者:韭菜哥哥 2023-9-13 01:30

我们从小就会接触到数学,甚至两三岁的时候爸妈就会教我们数数,简单的加减法。人类也是如此,人类诞生之后,就开始了对数学的研究。

据研究考证,人类最早的计数方式是结绳计数,这也是人类对数学研究的雏形,简单粗暴,但也很明了。

古人类对数学的研究都怀有一种朴素的观念,在数学体现出来的就是朴素的整数观,认为整数可以代表世界上的所有事物,这也符合人们的日常生活经验,毕竟人们每天看到的都是可具体化的整数,而分数也是广义上的整数。

但是,随着人类对数学的深入研究,一个颠覆性的变革开始了,这个变革源于人们发现了直角三角形的斜边长度与直角边的关系,也就是后来的勾股定理。

人们发现,如果直角边的长度为1,那么斜边的长度就显得很诡异,长度为根号2。但是当人们计算根号2时,一下变得狂躁起来。

人们发现根号2太长了,不管计算多长时间,都计算不完。而根号2也是人类发现的第一个无理数。

无理数的发现彻底颠覆了人们对数学的朴素认知,彻底颠覆了整数代表的和谐和自然美。人们并不想承认根号2的存在,但现实就摆在那里,于是人们开始对无理数进行了深入研究。

这个时候,一个著名的悖论,芝诺悖论就出现了。

话说有一只乌龟和你赛跑,你的速度是乌龟的十倍。由于乌龟跑得很慢,公平起见,让乌龟在你前方10米的地方开始跑。

如此一来,当你跑10米的时候,正好跑到乌龟之前的出发点,这时候乌龟跑1米。而当你跑1米的时候,乌龟跑了0.1米。

如此这样下去,你永远在乌龟后面,因为你到达的地点一直都在乌龟之前到达的地点。

但是我们都知道结果不是那样的,你很快就会超过乌龟。为何会出现如此大相径庭的结果?

芝诺悖论让人们不得不重新思考无穷的概念,人们当然知道芝诺悖论肯定在某个地方存在着弊端。

把一段线段进行无限分割势必需要无穷多的时间,但是我们的时间并不是无限的,而是有限的,也就不可能在有限的时间里做无穷多的事情,如此一来就不会陷入总是追赶乌龟跑过的路程。

这种对无穷的理解让当时的人们化解了第一次数学危机,一直持续了上千年,直到牛顿和莱布尼茨的出现。

两人一起发现了微积分,这里就不讨论到底是谁先发现的了。微积分的出现,让当时的人类可以更好地解决很多看似不可能解决的问题,比如说测量弯曲图形的面积,还有曲线的长度。

微积分的思想是建立在无限细分后再整合的思想上,这种思想里总是有无限逼近零的概念。无限小和零到底有什么关系?当时的人们弄不清楚,很多时候甚至直接把无限小等同于零,但并不知道其中的数学含义。

举个例子,一条斜线,我们该如何计算曲线上某个点的切线斜率呢?可以这样做,在这个点旁边设定一个无限小的直角三角形,它的斜边就是这个点的切线斜率。

但是当时的人们心里面总是有一道过不去的坎,总是认为不管直角三角形有多小,它的斜边也不可能完全等同于点的切线斜率。

这就出现了第二次数学危机,这次危机简单来讲就是人们一直认定0.999......一定比1小,事实上,两者是相等的。说白了,无限逼近一个数,结果就是那个数。

第二次数学危机,归根结底在于人们对微积分的理解还存在偏差。

第三次数学危机的出现并不是某个数的危机,而是人们对集合论的质疑。“罗素悖论”更能让我们理解这种质疑到底来自何处。

罗素悖论讲述的是这样的故事。一个非常牛的理发师在门口打广告:能给所有不能给自己理发的人理发!

细心的你可能会发现问题了。这个理发师可以给自己理发吗?无论可以还是不可以,最终都会导致矛盾。

因为如果理发师可以给自己理发,就不是“给不能给自己理发的人理发了”。如果不能给自己理发,又打自己的脸了!

这就像我们经常所说的“上帝悖论”一样,上帝无所不能,但他能否创造一个他自己不能搬动的石头呢?无论能或者不能,结果都是矛盾的。

在很多人眼里,“罗素悖论”看起来更像是诡辩,是对集合定义的诡辩,但至今为止仍旧没有死能完美解释这一悖论。

从哲学上来讲,罗素悖论更像是本体论,更像是唯心与唯物的对抗。

如果你是唯心主义者,你会认为世界都是假象,都是你幻想出来的。那么问题就来了。“你”本人的概念也是你的意识幻想出来的吗?如果是,“你”对你自己的质疑也是意识幻想出来的假象吗?

如果仍然是,那么“你对“你质疑自己的思想”的质疑”还是幻想出来的假象吗?

如果一直都是,你这个意识本体到底在哪里?还存在吗?如果你的意识存在,就无法解释刚才的矛盾。如果不存在,那么你就不是唯心的,就矛盾了。

通俗来讲,“罗素悖论”总是一开始就把自己放在事物的外面,然后换一个角度又把自己放在事物当中,问题就在于自己到底在哪里?外面还是里面?

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