Shiye

因为发现了不同种类的­无穷大,他进了精神病院/七君

- /七君

长久以来,不光普通人闹不明白,数学家们也不敢说自己­搞懂了。无穷大好像鬼,人人都听说过它,但是却不理解它,更没有见过它的真面目。认识这个晕倒的 8 么:∞

它和 8 其实不是一个品种,它的本名叫做无穷大,它并不是一个数。

无穷大,很奇怪,五岁的小朋友就能理解,无穷大有多大。比如你随便想出一个数­字,总可以再找一个比它大­的数字。可是,无穷大是不是只有一个­品种呢?第一个发现无穷大并不­是只有一种的人,进了精神病院。

首先要明白的是,无穷大和 8 不一样,它不是一个数。如果它是一个数,那么你只要给它加个1,那么就可以产生一个比­它更大的值了。显然,无穷大并不参与你的这­种加一游戏,你一要玩这种游戏,它就掉线。所以,无穷大到底是什么来头?长久以来,不光普通人闹不明白,数学家们也不敢说自己­搞懂了。无穷大好像鬼,人人都听说过它,但是却不理解它,更没有见过它的真面目。后来,出现了一个人,他开始思考,无穷大会不会也有不同­品种呢?

他做了这样一个思想实­验,并且发现,一些无穷大,居然比其他的无穷大还­要大。

我们先从简单的讲起。有一种无穷大用人类的­大脑还是能理解的,因为和常识比较接近嘛。

比如,1, 2, 3, 4, 5, 6 ……这些正整数可以一直延­伸到无穷大对吧?负整数也是一样,-1, -2, -3, -4, -5, -6……

随便你说一个整数,不管它有多大,只要你愿意写,就可以一直写到这个整­数。换句话说,任意整数都可以被你安­排到上面这列数字里。因此,列出这些无穷多个数字­的集合,叫做可数无穷。

其实,分数也属于可数无穷哦。比如我们做这样一个表­出来:

1/1, 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 1/6, 1/7……

2/1, 2/2, 2/3, 2/4, 2/5, 2/6, 2/7……

3/1, 3/2, 3/3, 3/4, 3/5, 3/6, 3/7……

4/1, 4/2, 4/3, 4/4, 4/5, 4/6, 4/7……

5/1, 5/2, 5/3, 5/4, 5/5, 5/6, 5/7……

……随便你想到一个什么样­的分数,它都可以在上面这个表­里被找到,所以分数也属于可数无­穷。

好的,那么,你能用同样的方法,做出 0-1之间所有的有理数和­无理数的数列,或者表格么?如果你觉得可以,那我们来试试下面这个­例子。假设你列出了所有 0-1 之间的数,如下: 0.82705736……

0.31023865……

0.62087906……

0.55293091……

0.75235073……

……我们现在就来证明,我总是可以造出一个0-1 之间的数,而且它绝对不在你列的­这些无穷多的数里面。

我是这样干的,我取 0.82705736……的 8, 0.31023865……的 1……

也就是画一条对角线,取出这条对角线和你列­出的这些数相交的部分,组成一个新的数,也就是 0.81095……现在我用这个 0.81095……干这样一件事,我把里面的 1 改成 2,非 1 的数改成 1,所以这个数就变成了:

0.12111……这个数有什么奇怪的呢?奇怪就奇怪在,它肯定不在上面你列的­那无穷多的数里面。

我们来证明一下。比如,0.12111……的小数点后第 1 位(1)和你的第 1 个数 0.82805736……的小数点后第 1 位的 8 不一样…它的第 2 位(2)和你的第 2 个数 0.31023865…的小数点后第 2位的 1 不一样……它的第 3 位(1)和你的第 3个数 0.62087906……的小数点后第 3 位的 0 不一样……

实际上,如果你说我造出的数和­你的第 N个数一样,你喊你的那个第 N 个数出来,它敢答应吗?

根据我设定的规则,我造的数的小数点后的­第 N 位,就是和你的第 N 个数的小数点后第

N 位不一样,它当然不敢动啊。

当然,除了我设定的这种造数­规则,还有其他各种各样的规­则,可以把 0.81095……变成列表里没有的数。

所以,0-1 之间的数,不是可数无穷。这个无穷大,比自然数的无穷大可要­大多了,因为自然数的无穷大还­可以被你列表,但是 0-1 之间的数却永远没办法­列出来。

那就给这样的无穷大取­个名字呗,就叫不可数无穷吧。

当然,发现无穷大还可以这样­玩的人,并不像我这样开心。

这个人,是个战斗种族裔,在自带不开心的种族属­性的德意志受的教育。他的名字,叫做格奥尔格·康托尔(Georg Cantor)。

他是在 1874 年的时候发现了无穷大­的野生品种这个秘密的,并且为现代数学的一个­核心——集合论打下了基础。不过,当时的数学家们各种不­适应无穷大新品种的概­念,他们各种嘲笑康托尔。

同时期的数学家有多么­不理解他的研究呢?

比如,法国最伟大的数学家之­一庞加莱这样评价康托­尔的集合论:“后世的人会把集合论看­做一个人曾经生过的一­场病。”

又 比 如,1881 年 哈 勒· 维 腾 贝 格 大 学(Martin-luther-university Halle-wittenberg)的数学家爱德华·海涅(Eduard Heine)去世后,康托尔推荐了三个数学­家顶替他的位子,分别是理查德·戴德金(Richard Dedekind)、安里西·韦伯(Heinrich Weber)、弗朗茨·梅滕斯(Franz Mertens)。但好死不死,这三个人都拒绝了康托­尔的提名,不肯过来。

别说德高望重的数学家­的隔空放炮,就连身边的多年好友也­不理解他。

1885 年,他多年的好友、瑞典数学家哥斯塔·米塔·列夫勒(G sta Mittag-leffler)变成了高级黑,劝他把一篇论文从顶级­数学期刊——《数学学报》(Acta Mathematic­a)上撤稿,理由是这篇文章“早了 100 年”。

就连他常年的好友、数学家赫尔曼·施瓦

茨(Hermann Schwarz)和戴德金也为了避嫌而­分别在 1880 年和 1882 年和康托尔中断了往来。

搞到后来,同时代的大佬哲学家,比如维特根斯坦(Ludwig Wittgenste­in)都蹦出来添乱,说康托尔的集合论挑战­了他们对上帝的看法,简直大不敬。

公元前 5 世纪,毕达哥拉斯的门徒希帕­索斯(Hippasus)发现 是无理数,证明毕达哥拉斯学派所­认为的“所有数都是有理数”的看法是错的。

死人是不能出卖这个秘­密的,因此毕达哥拉斯的其他­门徒把希帕索斯丢到海­里淹死了,史称第一次数学危机……

而在两千年后,发现了两个有理数之间­夹着无穷多无理数的康­托尔,就这样,在这些数学家们的强烈­鄙视和一连串暴击之下,在 1884年被生生地怼­抑郁了,在人生的最后阶段都不­想搞数学了,一心一意地扑在莎士比­亚和弗兰西斯·培根之间的关系上。

最后,康托尔住进了德国哈勒­的精神病院,并且死在了那里。

好在死后又过了数十年,康托尔终于被平反。

曾经骂他渎神的维特根­斯坦也良心发现,亲自撰文哀悼,说当时学术界指责集合­论的说法是“可笑”、“错误”的“无稽之谈”。

德 国 数 学 家 大 卫· 希 尔 伯 特(David Hilbert)挥一挥手,人都被你们逼死了,你们都别说了:

“没有人能够把我们从康­托尔建立的乐园 中 赶 出 去。”(Aus dem Paradies, das Cantor uns geschaffen, soll uns niemand vertreiben k ö nnen.)

所以,看不懂无穷大又有什么­关系呢……你只不过犯了和庞加莱、戴德金、维特根斯坦……一样的错。你总是可以找到犯了这­个错的人,而且 TA 不在前面这串人名里。

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