數(shù)學,這一貫穿我們生活始終的學科,幾乎在我們出生伊始便悄然相伴,甚至比語文的接觸還要更早。當我們尚在牙牙學語之時,父母就已引導我們認識數(shù)字,而后是簡單的加減法運算。步入學齡階段,數(shù)學更是與語文并肩,成為舉足輕重的基礎學科。
在遙遠的古代,人類同樣對數(shù)學滿懷熱忱,醉心于數(shù)學的研究。那時的人們堅信,整數(shù)以其簡潔優(yōu)美的特質(zhì),定能代表宇宙間的一切事物。然而,一次意外的發(fā)現(xiàn),如同一顆重磅炸彈,徹底顛覆了古人類對數(shù)學的傳統(tǒng)認知。
在對等腰直角三角形的研究中,一個驚人的事實浮出水面:當直角邊長度為 1 時,根據(jù)勾股定理,斜邊長為根號 2。
但當人們試圖探尋根號 2 的確切數(shù)值時,卻陷入了深深的困惑與 “恐懼”。無論如何計算,根號 2 似乎都無窮無盡,沒有盡頭。這一發(fā)現(xiàn),讓人類首次意識到無理數(shù)的存在。無理數(shù)的出現(xiàn),無情地打破了人們對自然界中整數(shù)完美性的美好幻想。
面對無理數(shù)這一全新的數(shù)學概念,人類并未選擇逃避,而是勇敢地摒棄了對整數(shù)的單一追求,轉(zhuǎn)而深入研究無理數(shù)。無理數(shù)的存在,也促使人類開始思索 “無窮” 這一抽象而又深奧的概念。其中,最具代表性的當屬 “芝諾悖論”。
設想你與一只烏龜進行賽跑,你的速度是烏龜?shù)?10 倍,而烏龜?shù)钠鹋茳c在你前方 100 米處。當你奮力跑完 100 米,抵達烏龜?shù)钠鹋茳c時,烏龜已向前爬行 10 米;當你繼續(xù)跑完這 10 米,烏龜又前進了 1 米;當你再跑完這 1 米,烏龜又跑了 0.1 米…… 從這一系列的過程來看,似乎你所跑過的距離始終是烏龜之前跑過的距離,照此邏輯,你永遠也無法追上烏龜。
但在現(xiàn)實生活中,我們都清楚地知道,你很快便能追上并超越烏龜。古代人類在思考這一悖論時,逐漸意識到:對路程的無限細分,意味著需要無窮多的時間來完成,但人的時間是有限的,不可能在有限的時間內(nèi)完成無窮多的事情。當然,以我們?nèi)缃袼莆盏臉O限概念來理解,這一悖論就更容易解釋了。
對無窮概念和無理數(shù)的深入思考,成功地幫助人類化解了第一次數(shù)學危機。
然而,平靜并未持續(xù)太久,兩千多年后,第二次數(shù)學危機悄然降臨,其核心便是微積分思想。在牛頓所處的時代,人們對于 0 和無窮之間的關(guān)系尚未完全明晰,對積分、微分以及導數(shù)的真正含義也沒有透徹的理解。
例如,在研究曲線上某點的切線斜率時,現(xiàn)代的我們知道,可以在切點處取一個邊長無限小的直角三角形,用該三角形的斜邊來近似代替切線斜率。
但在當時,人們心中始終存在疑慮:無論這個直角三角形多么小,其斜邊與切線斜率之間似乎總是存在誤差,無法完全等同。
這就如同現(xiàn)今許多人仍在爭論的一個問題:0.999...... 和 1 究竟是否相等。這一矛盾的根源,就在于人們對微積分的理解存在偏差,也正是數(shù)學史上的第二次危機所在。
時光流轉(zhuǎn),第二次數(shù)學危機過去兩百多年后,第三次數(shù)學危機接踵而至,此次危機主要圍繞集合論展開,其中最著名的當屬 “羅素悖論”。
有這樣一個例子,一位自詡厲害的理發(fā)師打出一條廣告:“給所有不能給自己理發(fā)的人理發(fā)!” 那么問題來了,這位理發(fā)師能否給自己理發(fā)呢?如果他能給自己理發(fā),那就與他所宣稱的 “給不能自己理發(fā)的人理發(fā)” 相矛盾;如果他不能給自己理發(fā),可他又聲稱能給不能自己理發(fā)的人理發(fā),同樣自相矛盾。
羅素悖論乍聽起來像是一種詭辯,是對集合論定義的巧妙質(zhì)疑。即便它可能是詭辯,但時至今日,人們依然難以確切地指出其中的問題所在。這就如同網(wǎng)絡上常見的一個問題:“上帝是無所不能的,那么上帝能制造出一個他自己搬不動的石頭嗎?” 無論回答能或不能,都會陷入邏輯的困境。
從哲學層面剖析,羅素悖論實際上反映了唯心主義與唯物主義之間的爭論。若秉持唯心主義觀點,認為世界不過是個人意識的表象,是意識幻想出的虛擬環(huán)境,那么隨之而來的問題便是:“你” 本身是否也是意識虛幻的產(chǎn)物?如果是,“你” 對 “自己概念” 的質(zhì)疑是否同樣虛幻?如果是,“你” 對 “質(zhì)疑自己概念的質(zhì)疑” 又是否虛幻…… 如此循環(huán)往復,沒有盡頭。其本質(zhì)問題在于:“你” 的本體究竟何在?“你” 究竟以何種方式存在?
通俗來講,上述矛盾的產(chǎn)生源于這樣一種思維誤區(qū):人們總是先將自己置身于某個事件之外,然而換個角度看,自己實則也身處事件之中。于是,問題就演變成了:“你” 究竟是在事件之外,還是在事件之內(nèi)?這一系列數(shù)學危機的出現(xiàn)與思考,不僅推動了數(shù)學理論的發(fā)展與完善,也促使人類在哲學與思維層面不斷探索,尋求更深層次的理解與突破。
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