人类文明走向衰落(人类文明的崩溃近在咫尺)
公元前5世纪,人们对数学的认知还停留在自然数概念所形成有理数概念阶段。
当时的人们认为,一切事物都可以用有理数来表示,尤其是信仰“万物皆数”的毕达哥拉斯学派,深信数就是宇宙的本原、万物的基础,宇宙间的一切现象,都能用整数或整数比来解释或表达。
但就是在这种情况下,一个人却跳了出来,试图推翻这世人皆知的“真理”。
他就是毕达哥拉斯的得意门生——希伯斯。
希伯斯:约公元前500年
希伯斯发现,一个直角三角形,两直角边边长都为1,那么根据勾股定理(勾股定理是毕达哥拉斯发现的),能够计算出第三条边的边长为“m”。
但这个m既不是整数,也无法用分数来表示。
这无疑直接挑战了他的老师——毕达哥拉斯的权威,冲击了古希腊人对于数学的认知。
人们变得无比恐慌,因为他们发现自己从小耳濡目染,被视为理所当然的“真理”竟然是虚假的,这就像世界被颠覆了一样不可思议。
数学史上的第一次危机由此而来。
于是,毕达哥拉斯学派为了维护所谓的“权威”,打算要活埋希伯斯,但希伯斯却听到风声逃跑了。
之后,希伯斯在国外流浪了好几年,由于思念家乡,便打算偷偷地返回希腊,但就在他乘船横渡地中海时,却被毕达哥拉斯学派忠实的门徒发现,被残忍地扔进了海里。
毕达哥拉斯:公元前580年—公元前500年
然而希伯斯虽然被害死了,但是他发现的“m”却还存在着。
后来,人们从他的发现中知道了除去整数和分数之外,世界上还存在着一种“数”,而正方形的对角线就是这种“数”。
于是人们把整数和分数合称“有理数”,把新发现的“数”起名为“无理数。
第二次危机:在十七、十八世纪,微积分已经广泛被使用,但围绕它的基础定义的争论却一直没有停止。
人们争论的点在于:
“无穷小量究竟是不是零?”
要想直观地了解这个问题,可以来看看以下这个案例:
当你射出一只箭时,箭在运动过程中的任一瞬时间,必定是在一个确定的位置上的,如果把箭矢的轨迹分割成无数个这样的瞬间,那么箭矢就应该是静止的,这和实际相互矛盾。
这就是著名的“飞矢不动”悖论,由古希腊数学家芝诺提出。
早在公元前450年,古希腊哲学家芝诺就注意到由于对无限性的理解问题而产生的矛盾,提出了关于时空的有限与无限的四个悖论,其中就包括“飞矢不动”。
而微积分的实质,就是将一个有限的事物分成无数个无限小的“单位”,进而加以计算和应用。
这就不可避免的产生了“飞矢不动”悖论:
无穷小量究竟是不是零?无穷小及其分析是否合理?
这两个问题,引起了数学界甚至哲学界长达一个半世纪的争论,甚至连发明者牛顿都解释不清楚。
1669年牛顿说它是一种常量;1671年又说它是一个趋于零的变量;1676年它被“两个正在消逝的量的最终比”所代替。
但是,牛顿始终无法解决上述矛盾。
艾萨克.牛顿:1643年-1727年
这就是第二次数学危机的由来。
直到十九世纪20年代开始,一些数学家才开始关注并着手于解决这样的矛盾,直到近半个世纪后,才为微积分的运用制定了一个严格的基础。
而经过这次危机的洗礼,微积分开始迅猛发展,并广泛运用到了各个科技领域,解决了大量的物理问题、天文问题、数学问题,大大推进了工业革命的发展。
第三次危机:19世纪末,数学空前发展,人们开始着手建立逻辑的数学化。
在这里,德国数学家格奥尔格·康托尔的集合论成为了现代数学的基础,而这次危机正是从集合论中提出来。
格奥尔格·康托尔:1845—1918
集合论,是数学的一个基本的分支学科,其概念就是:
不管什么,都可将除自身之外的元素构成一个集合。
这个理论的产生,迅速赢得了广泛而高度的赞誉。因为数学家们发现,从自然数与康托尔集合论出发可建立起整个数学大厦。
因而集合论成为了现代数学的基石,“一切数学成果可建立在集合论基础上”这一发现,使数学家们为之陶醉。
但所谓乐极生悲,1902年,英国数学家伯特兰.罗素提出了一个著名的理发师悖论:
一个村里来了个理发师,他声称只给那些不给自己理发的人理发。
那么问题来了:他应不应该给自己理发?
如果他给自己理发,那么按照原则就不应该给自己理发;如果他不给自己理发,那么就该给自己理发。
显然,这么一个简单的逻辑事件,就暴露了康托尔的集合论的漏洞,并且也从侧面说明,即使人们对于逻辑的数学化建设耗费了如此巨大的精力,但得出的很多结论仍然不是严密的,可能会有漏洞。
就连康托尔本人,也无奈地在自己著作末尾写道:
“一个科学家所碰到的最倒霉的事,莫过于是在他的工作即将完成时却发现所干的工作的基础崩溃了。”
显然,这是一次针对整个数学基础的挑战,一旦被证明,那么迄今为止基于此理论建立起来的数学成果,将会瞬间崩塌。
为了摆脱这一空前的危机,数学家考虑了两条路径:
1、抛弃整个集合论,把数学建立在新的理论基础之上;
2、改造康托尔的集合理论,引进新的理论体系。
经过探索,他们选择了后者。
于是,当时很多著名的数学家、逻辑学家和哲学家,都积极地投入了这一场解决集合论中悖论的工作。
但结果却差强人意。
人们一直无法找到一套完美的理论,来解决悖论中所暴露的漏洞,只能通过建立两套公理体系,来最大程度地适配这些悖论。
至于剩下的工作,只能寄希望于后世来解决。
以上。
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