最近,數(shù)學(xué)界出了一個(gè)大新聞:兩位奧地利數(shù)學(xué)家發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)新型無(wú)窮大,這種無(wú)窮大可能會(huì)改變數(shù)學(xué)相關(guān)理論!
早在1878年,數(shù)學(xué)家康托爾就證明了世界上有至少兩種無(wú)窮大,分別是自然數(shù)的無(wú)窮大和實(shí)數(shù)的無(wú)窮大。順著康托爾的思路,數(shù)學(xué)家們很快意識(shí)到他們可以構(gòu)建越來(lái)越大的無(wú)窮集合,且這些無(wú)窮大是有級(jí)別的,是層層遞進(jìn)的關(guān)系。
現(xiàn)在,兩位奧地利數(shù)學(xué)家提出了兩個(gè)新的無(wú)窮大,它們和傳統(tǒng)的無(wú)窮大不一樣,不是層層遞進(jìn)的關(guān)系。
康托爾(1845年—1918年)是數(shù)學(xué)史上最具傳奇色彩的人物之一,也是一位命運(yùn)跌宕起伏的數(shù)學(xué)家。
康托爾出生于一個(gè)富裕的家庭,自幼展現(xiàn)出卓越的藝術(shù)與數(shù)學(xué)天賦。他于1867年獲得柏林大學(xué)數(shù)學(xué)博士學(xué)位,之后投身于無(wú)窮集合的研究,他證明了無(wú)窮并非“相同大小”,有些無(wú)窮比其他無(wú)窮“更大”,這一突破性發(fā)現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)數(shù)學(xué)觀念。
然而,他的理論在當(dāng)時(shí)遭到激烈反對(duì)。一些知名數(shù)學(xué)家批評(píng)他“將引導(dǎo)數(shù)學(xué)走向瘋狂”,甚至稱他為“數(shù)學(xué)騙子”,并阻撓他的論文發(fā)表。外界的批評(píng)、學(xué)術(shù)界的孤立,使康托爾患上了嚴(yán)重的精神疾病,他人生中的后半段時(shí)間反復(fù)進(jìn)出精神病院
盡管生前備受爭(zhēng)議,康托爾的集合論后來(lái)卻成為數(shù)學(xué)的基石,他的研究徹底改變了人類對(duì)“無(wú)窮”的認(rèn)知,影響極其深遠(yuǎn)
關(guān)鍵詞2:自然數(shù)的無(wú)窮大和實(shí)數(shù)的無(wú)窮大
“無(wú)窮”是數(shù)學(xué)領(lǐng)域里一個(gè)極其重要的概念,同學(xué)們?cè)跀?shù)學(xué)學(xué)習(xí)中,也會(huì)遇到這個(gè)概念。比如,自然數(shù)有多少個(gè)?答案是無(wú)窮多個(gè)。一條線段上有多少個(gè)點(diǎn)?答案也是無(wú)窮多個(gè)。問(wèn)題在于,怎么比較兩個(gè)無(wú)窮的大小呢?康托爾想到的辦法是:把無(wú)窮和集合聯(lián)系起來(lái)。
所謂集合,是指把一些個(gè)體放在一起考慮時(shí)它們形成的整體。
設(shè)想一個(gè)場(chǎng)景:屋子里有許多人,還有許多把椅子。人組成一個(gè)集合,椅子組成一個(gè)集合,哪個(gè)集合元
人和椅子一一對(duì)應(yīng)
素更多呢?通常的辦法是數(shù)一數(shù)椅子和人的數(shù)量。當(dāng)人和椅子的數(shù)量都趨向于無(wú)窮大時(shí),就無(wú)法通過(guò)計(jì)數(shù)來(lái)比較了。不過(guò)此時(shí)還有一種辦法:請(qǐng)大家就座,一把椅子只能坐一個(gè)人。如果所有椅子都被坐了,又沒(méi)有人站著,就可以肯定人和椅子一樣多。
這種將椅子和人對(duì)應(yīng)起來(lái)的做法,叫作“建立兩個(gè)集合的一一對(duì)應(yīng)”
基于集合的這種一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,康托爾給出了比較無(wú)窮大的方法:
① 如果集合A與集合B的元素能建立起一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,A和B就一樣大。
② 如果集合A能與集合B一一對(duì)應(yīng),但集合B不能與A一一對(duì)應(yīng),那么,集合B就大于集合A。
根據(jù)這兩個(gè)定義,康托爾證明,無(wú)窮大之間也有大小??低袪栍梅?hào) 880 ( 讀作“阿列夫”,
讀作“阿列夫零”)來(lái)表示全體自然數(shù)的大小,這是最小的無(wú)窮大;用 85、1 (讀作“阿列夫一”)表示全體實(shí)數(shù)的大小,這是第二小的無(wú)窮大。比
更大的無(wú)窮大就叫作
,比
更大的無(wú)窮大就叫作
,康托爾把這種層層遞進(jìn)的無(wú)窮大稱為“阿列夫序列”。
現(xiàn)在,兩位奧地利數(shù)學(xué)家提出的兩個(gè)新的無(wú)窮大卻無(wú)法歸類到阿列夫序列里去,誰(shuí)也不知道它們到底有多大,這給數(shù)學(xué)界提出了新的難題。