人类数学史上三次危机,最后一个危机或许永远解决不了!
数学,是每一个人一生都离不开的学科,从牙牙学语开始,我们就开始了与数学打交道。
一开始,爸妈会教我们最简单的1,2,3,4。到了幼儿园的年龄,我们会学习最简单的加减法。
而在人类文明发展史上,似乎也是如此,从最简单的计数开始,比如结绳计数,都是从整数(自然数)开始。
在人类最开始的潜意识里,整数是最整洁的表达方式,最能代表大自然的事物。
但随后人们发现,仅仅有整数已经不能充分表达大自然。比如说,有一个苹果,要分给两个人,一个人半个苹果,该如何表达半个苹果呢?
于是小数(分数)便出现了,人们对数学的认知更进一步。
随着人们对数学的研究,发现数学是如此地简洁,如此地优美,人们坚信数学可以表达大自然的任何事物。
但一个意外的发现,彻底颠覆了人们对数学的传统认知。
在研究等腰直角三角形时,人们发现一个不寻常的事实,如果等腰三角形的两个直角边长为1,那么斜边长的长度是多少呢?
数学家们通过计算发现,斜边的长度根号2是一个非常长的小数,不管用什么方法计算,如何计算,好像都算不完。
让数学家更狂躁不安的是,这个根号2不仅仅很长,而且还没有规律,似乎不能用分数表达,不像1/3那样,虽然用小数表达时也很长,但它有规律可循,可以用分数简洁地表达出来。
第一次,人们对自然数的简洁产生了怀疑。而且,人们还发现,像根号2这样的无理数并不罕见,看起来比整数还要多得多。
人们开始认真研究无理数,认为无理数一定隐藏着更多数学奥秘。
在这个过程中,数学危机便出现了,第一次数学危机,最典型的代表就是芝诺悖论。
简单介绍下这个悖论。
你和乌龟赛跑,乌龟的起点是在你前面100米的地方,你的速度是乌龟的10倍。
也就是说你跑100米的时候(乌龟的起点),乌龟跑10米。你跑10米的时候,乌龟跑1米。你跑1米的时候,乌龟跑0.1米……
也就是说,可以这样计算:你跑的距离永远是乌龟之前的跑过的距离。这意味着你永远追不上乌龟。
但事实上我们都知道,你很快就会追上乌龟,只要你的速度比乌龟快,不管一开始乌龟领先你多少米,你总会追上乌龟然后完成超越。
这引发了人们对无穷的思考。人们认识到,对一段距离进行一分为二的分割需要无穷的时间,但你的时间是有限的,你不可能在有限的时间里去做无穷多的事情,这样就不会陷入“芝诺悖论”中。
就好比1+1/2+1/4+1/8……得到的数不可能是无穷大,总是有限的。
对无穷的这种理解,让人们成功化解第二次数学危机。
通俗地解释一下各位第二次数学危机,简单说就是0.999……和1的大小,两者是不是相等?
当时的人们认为,无论如何0.999……都比1小,因为无论9后面如何循环,都不会到1,只能无限接近1。
但后来人们得知,0.999……就是等于1,两者是一个数。
说白了,第二次数学危机本质上还是对微积分的理解,没有理解到微积分的本质。
事实上直到今天,仍旧有很多人没有学过微积分,不理解微积分的本质,还认为0.999……比1小。
第三次数学危机被称为“集合论悖论”,最典型的就是“罗素悖论”。
通俗地解释何为“罗素悖论”。有一个非常牛逼的理发师,在理发店门口贴上标语:能给所有不能给自己理发的人理发。
那么问题来了:这个理发师能给自己理发吗?
如果能,那么宣传的标语就有瑕疵。如果不能,标语同样是不严谨的:理发师不能给自己理发,但标语中说“能给所有不能给自己理发的人理发”!
有人说“罗素悖论”其实就是逻辑上的诡辩,集合定义上的诡辩,无论如何,没有任何人能完美诠释罗素悖论。
罗素悖论还有一个通俗的例子:上帝是无所不能的,那么上帝能够创造出一个他自己搬不动的石头吗?
相信很多人都听说过这个故事,无论能还是不能,结果都是矛盾的。
从概念上来看,与其说罗素悖论是集合上的悖论,倒不如说它是一个哲学上的概念,一种本体论。
这个悖论总是先把自己置之事外,最后发现自己换个角度来看,自己也处于某个事物当中,所以最大的问题就是:到底有没有处于事物当中?
其实这也是唯心主义的直接体现。如果世界只是你幻想出来的假象,那么“你”本身是否也是幻想出来的假象呢?
如果回答是肯定的,那么,你对“世界是假象”的质疑是否也是假象呢?
……
如此循环下去,就会陷入死胡同,永远走不出来!
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宇宙微波背景辐射,不仅描绘了宇宙的边缘,还有我们能见到的最早的光,它揭示了宇宙中的所有物质,所有恒星和所有星系的分布都是很均匀的,这说明有东西促使这一切发生,而这个东西就是被称作暴胀的过程。暴胀理论就是说最开始宇宙不仅是在扩张,而且是以指数方式扩张,意味着在极短的时间内,它的大小就能一次次翻倍。
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根据暴胀理论,当我们的宇宙还是一团火焰时,宇宙的每一部分都开始暴胀,暴胀速度非常快,以至于婴儿期宇宙的均匀性得以保留。暴胀不仅仅是一种扩张的方式,它也是一个开始,创造出我们的宇宙的一个驱动力,若它能够发生过一次,那就有可能再次发生,再次发生,这就是永恒暴胀!
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