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无穷性的奇迹和挫败

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:无穷有时被当成一个可能很大的数,这种理解并不准确。无穷并不是一个数,而是一个概念,表示无限、无尽和无边,它在数学里反复出现。我们说,π小数点后的数是无穷的,1除以3的商也是如此。在数学领域,无穷既是一个“本地人”,又是一个“外来户”。艺术中也存在无穷。)和实数都是无穷的,但实数的无穷性大于自然数。对无穷性的思考有助于我们理解其他一些与直觉相反的概念。

数学概念:无穷性

人人都见过表示无穷的符号———一个平躺的8字形符号(∞),但什么是无穷,它和数学有什么关系?

无穷有时被当成一个可能很大的数,这种理解并不准确。无穷并不是一个数,而是一个概念,表示无限、无尽和无边,它在数学里反复出现。我们说,π小数点后的数是无穷的,1除以3的商也是如此。在几何学中,我们说,一条直线上有无穷个点,直线向两端无限延展。在数学领域,无穷既是一个“本地人”,又是一个“外来户”。

艺术中也存在无穷。M.C.埃舍尔曾画过蚂蚁沿着一条莫比乌斯带,在没有终点的旅程中爬行。在名为《巴别塔图书馆》的短篇小说中,作者豪尔赫·路易斯·博尔赫斯想象那里有无穷无尽的书,包含了每一种可能的字母和标点组合,收藏着每一本已经出版和将要出版的书。

无穷的概念也激发了一些听起来有些古怪的想法。在19世纪晚期和20世纪初期,数学家乔治·康托尔提出可能存在不同大小的无穷性,自然数(1,2,3,4,…)和实数(包括π,1/3和45.6778765等)都是无穷的,但实数的无穷性大于自然数。对无穷性的思考有助于我们理解其他一些与直觉相反的概念。你可能觉得,1英尺长的线段上的点肯定比无限长的直线上的点少,但其实两条线上的点都是无穷的。

虽然无穷性令人着迷,但和很多与数学相关的概念一样,它也让我们觉得困惑和沮丧。

有穷论

并不是所有的数学家都接受无穷的概念。数学哲学有一个分支被称为有穷论,它的拥护者坚信,只有有穷的物体才是真实的,正如数学家利奥波德·克罗内克所说:“上帝只创造了自然数,其余都是人做的工作。”

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