數學,雖然嚴格來講并不屬于科學范疇,但它是科學不斷發展的基石。很多人牙牙學語時期就擁有最基本的數學概念,到了兩三歲時就會從1數到100,甚至開始了簡單的加減運算。
![]()
不過,人類究竟從什么時候開始用了數的概念,并無從考究。人類甚至不知道數學是隨著文明的崛起而出現的,還是人類意識中通過經驗總結出來的邏輯基礎。
從人類古代文獻來看,最早的計數工具其實很簡單,比如說結繩計數,這種方式是一種相當簡潔的數學表達方式。
![]()
從結繩計數這種計數方式也能看出,人們對于大自然的認知是很古樸的,抱著一種樸素簡潔的方式去認知大自然,人們一開始就相信簡潔的整數就可以代表并描述萬事萬物。
不過,當人們對直角三角形的三條邊進行仔細研究時,發現了非常不協調的地方,而這個發現也促使了人類對數學的認知發生了第一次變革。具體怎么回事呢?
假設有一個直角邊都為1的等腰直角三角形,它的斜邊長是多少呢?
![]()
我們現在知道,斜邊長是根號2,這個數是無理數。但是古代人們并不知道這些,當他們試著計算根號2的具體數值時,變得抓狂起來。在計算的過程中,古人發現這個數非常長,而且不管他們計算多久,好像都看不到盡頭。
而根號2也是人們發現的第一個無理數,而無理數的出現,也釀成了第一次數學危機。
無理數的出現,徹底擊碎了古人之前對“簡潔自然美”的認知,人們一度很難接受這個事實,在他們看來,根號2簡直太“邪惡”了。
![]()
但不管如何,根號2這個數確實存在,古人不可能掩耳盜鈴視而不見,于是開始對物理學進行深入研究,在研究的過程中,人們也第一次有了無窮的概念,也因此誕生了著名的四大悖論之一:芝諾悖論。
相信很多人都聽說過這個悖論,具體是這樣的。
你和一只烏龜賽跑,由于烏龜的速度很慢,你和烏龜的出發點并不一樣,烏龜在你前方100米的地方。你的速度是烏龜的10倍。
![]()
那么,你有沒有可能追上并超越烏龜呢?答案現實是可以的,很快你就可以追上并超過烏龜,畢竟你的速度比烏龜快很多。
但是按照芝諾悖論的設想,你不可能追上烏龜。為什么這樣說?
因為烏龜一開始就領先你100米,當你跑100米,正好跑到烏龜的出發點,這時候烏龜跑10米。而當你跑10米,烏龜跑1米。當你再跑1米的時候,烏龜又跑了0.1米......
按照這種方式進行下去,烏龜永遠在你前面,你跑過的路程剛好是烏龜之前跑過的!這意味著你永遠追不上烏龜。
可現實中我們知道你很快就可以追上并超越烏龜,為何會出現這種“矛盾”?問題到底出在哪里?
古人對芝諾悖論進行了深入思考,延伸出了無窮的概念,并發現了芝諾悖論的漏洞。芝諾悖論其實更像是“詭辯”,刻意設定一個“陷阱”讓你跳進去。由于我們的時間是有限的,不可能在有限的時間里做無窮多的事情,這樣就避免了跳進芝諾悖論設定的“陷阱”里。
而人們對無理數以及無窮概念的深入探索,也成功化解了人類歷史上第一次數學危機,這次危機的化解,也讓人類數學一直安靜地發展了近2000年,直到牛頓和萊布尼茨的出現。
說白了,也就是微積分的出現,引發了人類歷史上第二次數學危機。
微積分的作用可謂大大地,因為有了微積分,人們可以輕松解決之前被認為不可能被解決的問題,比如說可以精確測量所有曲折圖形的面積,當然也可以測量任何彎曲的曲線長度。
![]()
在很多人眼里,微積分很難理解,聽起來更是“高大上”,其實不然,因為它的思想基礎就是無限細分然后再整合,微積分的基礎就是無限逼近零的概念。
也就是說,在很多情況下,人們可以直接把無限小當做零來使用,但并不知道兩者之間的區別和數學含義。
牛頓和萊布尼茨時代,人們并沒有搞清楚微分,積分以及倒數的真正含義。
第二次數學危機其實很早就得到解決了,但直到今天仍舊有很多人不理解,甚至有誤解。
舉個最簡單的例子就明白第二次數學危機了,比如說0.999......和1哪個大?
![]()
答案是一樣大,因為0.999......和1完全就是一個數,當然是一樣大的。但是直到今天仍舊有不少人認為0.999......小于1,對于這種誤解,我也想多數,簡單粗暴地回答:認為0.999......小于1的伙伴們,基本上完全沒有理解無窮的內在含義。
![]()
當然這并不是怪罪當然更不是嘲笑不理解的伙伴們,畢竟在我們日常生活中看到的都是有限的事物,所以無窮的概念很多時候非常違背我們的日常生活經驗,而我們的潛意識會強迫我們接受日常生活經驗下的認知。
說白了,第二次數學危機的根源,就在于對微積分和無窮理解的偏差上。
人們成功詮釋第二次數學危機的兩百多年后,出現了第三次數學危機。一個著名的悖論,也就是“羅素悖論” ,可以很好地描述第三次數學危機。
羅素悖論中有一個著名的例子。有一個技術精湛的理發師這樣打廣告:會給所有不能給自己理發的人理發!
![]()
那么問題來了:這個理發師會給他本人理發嗎?答案無論是會或者不會,都與他的廣告語矛盾。
![]()
其實這與“上帝悖論”是一個道理:上帝是無所不能的,但上帝能創造出一塊他自己搬不動的石頭嗎?無論能或者不能,都會與“上帝無所不能”產生矛盾。
羅素悖論其實更像是一種哲學思想,哲學思想里的本體論,由此甚至可以延伸出唯心和唯物思想。具體什么意思呢?
通俗來講就是,羅素悖論,總是會一開始把自己置身事外,但是緊接著會換一種角度,又把自己放在事件中。這就相當于自己制造矛盾:自己到底在哪里?是事件里呢還是事件外呢?
用主觀唯心主義來理解羅素悖論,是這樣的。假設世界就是你幻想出來的表象,也就是說,宇宙萬物都是你的意識幻想出來的,那么“你”本身的概念也是意識幻想出來的假象嗎?
如果答案是肯定的,那么“你對“你”的概念質疑的思想”也是由你的意識幻想出來的嗎?
看出來了嗎?結果就像俄羅斯套娃那樣,永遠沒有盡頭。問題最終就會演化為:以的意識本體到底是什么,在哪里?
如果你的意識存在,就會出現上面的矛盾。而如果你的意識不存在,那么你的意識幻想出來的世界也就不存在了!
![]()
嚴格來講,羅素悖論并不是真正意義上的數學問題,更像是對集合定義的一種詭辯罷了。詭辯,說白了就是“抬杠”,至今人們也沒有完美解決這一類的詭辯。
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.