√2是个无理数,没有尽头,为什么边长为1的直角三角形可以画出来? 是悖论吗?...
恭喜你,不經(jīng)意間發(fā)現(xiàn)了史上的第一次數(shù)學(xué)危機(jī)。如果在2500年前,你也許會(huì)被當(dāng)作異端扔進(jìn)海里哦。這事還得從公元前580~568之間的古希臘說起。
當(dāng)時(shí)數(shù)學(xué)家畢達(dá)哥拉斯(Pythagoras)建立了畢達(dá)哥拉斯學(xué)派。這一學(xué)派集宗教、科學(xué)和哲學(xué)于一體,他們認(rèn)為萬物皆數(shù),即宇宙間的一切現(xiàn)象都能歸結(jié)為整數(shù)或整數(shù)之比。但是該學(xué)派的成員希伯索斯(Hippasus)根據(jù)勾股定理(西方稱為畢達(dá)哥拉斯定理)通過邏輯推理發(fā)現(xiàn),邊長為1的正方形的對(duì)角線長度既不是整數(shù),也不是整數(shù)的比所能表示的。希伯索斯的發(fā)現(xiàn)被人們看成是荒謬和違反常識(shí)的事。它不僅嚴(yán)重觸犯了畢氏學(xué)派的信條,同時(shí)也沖擊了當(dāng)時(shí)希臘人的傳統(tǒng)見解,使古希臘的數(shù)學(xué)家們感到驚奇和不安,所以這一事件在數(shù)學(xué)史上稱為第一次數(shù)學(xué)危機(jī)。希伯索斯的發(fā)現(xiàn)終沒有被畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的信徒們所接受,相傳畢氏學(xué)派就因這一發(fā)現(xiàn)而把希伯索斯投入海中處死。
越來越多無理數(shù)的發(fā)現(xiàn)迫使希臘數(shù)學(xué)家不得不研究這些數(shù)。歐多克斯(Eudoxus,約公元前408~前347)首先引入了“量”的概念,這里的量不是數(shù),而是代表諸如線段、角、面積、體積、時(shí)間等。量與數(shù)的不同在于,數(shù)是離散的,即可數(shù)的,而量可以是連續(xù)的。歐多克斯由量的概念出發(fā)給出了一種新的比例論。歐幾里得《幾何原本》第五卷中引用了這種比例論,其定義為:設(shè)A,B,C,D是任意四個(gè)量,其中A和B同類(即均為線段、角或面積等),C和D同類。如果對(duì)于任何兩個(gè)正整數(shù)m和n,mA大于、等于、小于nB是否成立,相應(yīng)地取決于mC大于、等于、小于nD是否成立,則稱A與B之比等于C與D之比,即A,B,C,D四量成比例。通過這一新的比例論,希臘數(shù)學(xué)家可以嚴(yán)格地將可公度量的證明推廣到不可公度的量,從而解決了不可公度帶來的邏輯上的矛盾。
歐多克斯比例論實(shí)際上是為了避免把無理數(shù)當(dāng)作數(shù),這個(gè)理論給不可公度量的比例提供了邏輯依據(jù),但是也將數(shù)同幾何截然分開,而且使希臘數(shù)學(xué)的重點(diǎn)從數(shù)轉(zhuǎn)向了幾何,因?yàn)閹缀慰梢蕴幚頍o理數(shù)。在此后的幾千年間,幾何學(xué)成為幾乎是全部嚴(yán)密數(shù)學(xué)的基礎(chǔ),而算術(shù)和代數(shù)則沒有取得獨(dú)立的地位。
第一次數(shù)學(xué)危機(jī)的徹底解決,是在危機(jī)產(chǎn)生二千年后的19世紀(jì),建立了極限理論和實(shí)數(shù)理論之后,才被徹底解決的。
∑編輯?|?Gemini
來源 |?浙江大學(xué)報(bào)英文版
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總結(jié)
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