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一、数数
有这么一个故事,说的是两个匈牙利贵族决定做一次数数游戏——谁说出的数字最大谁赢。
“好,”一个贵族说,“你先说把!”
另一个绞尽脑汁想了好久,终于说出他所想到的最大数字:“3”。
现在轮到第一个动脑筋了。苦思冥想了更久,他表示弃权说:“你赢啦!”
这也许只是一个笑话,但说明1、2、3中,3是最大的数。
我也来编个故事:未来有两个中国人打赌,一样做一次数数游戏——谁说出的数字最大谁赢。
“好,”一个中国人说,“你先说把!”
另一个想都不用想,马上说出想到的最大数字:“U”。
现在轮到第一个动脑筋了。他没办法想了,只好弃权说:“你赢啦!”
是啊,现在也是3个数:1、∞、U,没有比U更大的数了。
二、 “部分可以等于全部”有可能吗?
康托尔证明了实数轴上的点与[0,1]上的点一一对应(见图1,实数轴上每一个点L1,L2,L3,…,Ln与[0,1]上的某个点一一对应),并推出了“部分可以等于全部”的结论。
(图1)
图2是两个大小不同的同心圆,大圆的半径是小圆的两倍。因为圆的周长和它的半径成正比,所以大圆的周长是小圆的两倍。
从圆心开始随便划直线,马上就可以知道任何和大圆交于点N的半径也会和小圆交于唯一的对应点N1,没有多余也不会重复,从而证明了两个圆的圆周上点一样多。
(图2)
这些看是事实,再看又不太可能的现象,造成了几百年来一直扯不清的悖论。康托尔也同样用所谓“超限数”理论解决。
难道说,“部分可以等于全部”真有可能?
三、点与实数的概念
现在要补充一些概念。从书上可以找到下述概念:
点的含义:“一个点可以构成一条线,也可以构成一个平面,也可以构成一个立体。” “点是空间中只有位置,没有大小的图形。”点作为最简单的几何概念, 通常作为几何、物理、矢量图形和其他领域中的最基本的组成部分。“点成线,线成面,点是几何中最基本的组成部分。”
实数的定义较为复杂,至今还没有一个公认的、完整的、准确的定义。实数包括有理数和无理数。其中无理数就是无限不循环小数,有理数包括整数和分数。
由于点没有大小,一个点的周围有无穷多个点。
实数具有稠密性,任意两个点之间必定有第三个实数。
四、点是不可数的,实数是可数的
沈伟国和吕陈君两位学者用不同的方式已经证明了实数是可数的。沈伟国用“无穷层满二叉数上包含有单位区间全部实数”的方法,构造了一种单位区间实数集与自然数集一一对应,证明了实数可数。吕陈君引入潜无穷公理也证明了实数可数。
是的,实数是可数的,实数与自然数都有同一个∞。
但是,点是不可数的。在无穷小的区域里,点与实数不可能一一对应!
从图1、图2我们可以看到:部分等于全体的结论是发生在点与点的一一对应上(注意不是实数的一一对应)。当我们把[0,1]缩短到[0,δ] (δ为无穷小),一一对应依然存在;再缩成一点,一一对应也依然存在。这可以看出:这一一对应其实是一个错误的视觉,点是不可数的!
五、引入终极数
引入终极数U,把U定义为不可数序列的极限。因为不可数再也无法去数,因此也不能再分。线段上的点、平面上的点、多维空间上的点,以及由点组成的线、面、体都是不可数,它们都是同一个终极数U。
终极数的性质如下:
终极数U是0的倒数。即:
1/U=0,1/0=U
终极数U大于无穷大∞。即:
U>∞
终极数U的引入,也使数的排列趋于完美:
0,δ, C,∞,U
参考文献:
[1] 何华灿、何智涛著,《统一无穷理论》,科学出版社,2011年12月
[2] 戴维·福斯特·华莱士著,胡凯衡译《跳跃的无穷》,湖南科学技术出版社,2009年4月
[3] G·伽莫夫著,暴永宁译《从一到无穷大》,科学出版社,2002年11月
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