【数学】无穷之谜

处理无限是人类精神对自身的挑战,宇宙是无限的吗?如果宇宙是有限的,那么界限的外面是什么?我们习惯于这样发问,我们的精神固执地要用一个个虚构的界限去分割一个对象,这种思想行为的后果是...

处理无限是人类精神对自身的挑战,宇宙是无限的吗?如果宇宙是有限的,那么界限的外面是什么?我们习惯于这样发问,我们的精神固执地要用一个个虚构的界限去分割一个对象,这种思想行为的后果是,宇宙无限的观念不可避免,空间无限是难以想象的,却是必然的观念,这是人类精神面临的难以消解的矛盾.


数学思维可以帮助我们更好地理清宇宙是否无限这个问题.如果设定宇宙为一个不定义但可以使用的概念,那么宇宙无限或者宇宙有限就可以设成一个系统的公理,其真假性便被悬置交给哲学;如果认定一切可以思考的对象都属于宇宙,那么根据定义就可推断宇宙没有界限;如果“无限”理解成“直径无穷大”,那么宇宙是否无限就依赖于度量,也就取决于所建立的数学模型.另一个有关“无限”的难题是:粒子是否无限可分?从逻辑的观点看,粒子无限可分是无可置疑的.然而应该指出,粒子无限可分并不等同于粒子有无穷多个层次.这两个论断之间存在着微妙的区别:前者意指粒子的层次数是潜在无穷(潜无穷)的,而后者则意指粒子的层次数是实在无穷(实无穷)的,潜无穷是处于生成过程的无穷,而实无穷则是已经完成的无穷.在现代数学中实无穷已经是被普遍接受的观念,但是拒绝接受实无穷也绝非不可理喻的行为.


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无限是一个丰富而迷人的概念,现代数学中处处可以发现无限的影子,希尔伯特曾说,数学分析是关于无限的交响乐,他也曾感叹:“无限啊!从来没有别的问题这么深刻地打动人类精神,也没有别的观念这么有效地激发人类智慧.然而,也没有其他概念象无限概念这么需要澄清.”的确,人类精神从来没有停止关于无限概念的思考和争论.


谈论无限不能避开芝诺.芝诺是古希腊哲学家,他深刻认识到了无限概念所包含的困难.让我们来思考他提出的一个奇论(通常称为悖论):运动是不可能的,这是因为运动者要通过一段路程,必先通过路程的1/2处,而要通过1/2处,必先通过1/4处,依此类推,运动者必须在有限时间内通过无限多个点,而这是不可能的


据说,古希腊哲学家第欧根尼曾以这种方式“反驳”芝诺的论证:一言不发地站起来走来走去.但是,当他的学生对此表示赞许时他敲了一下学生的脑袋教导道,教师既然用理由来辩争,学生也应该用理由去反驳.显然,芝诺不会荒谬到否认实际运动的存在,第欧根尼也不会肤浅到用走动行为去反驳芝诺的论证.哲学家关心的是运动的概念,哲学家的困惑是,运动如何能够成为合理的概念,看到实际运动并不等于我们理解了运动.这正如,看到石头存在并不等于我们理解了存在.


伟大的哲学家亚里士多德如何分析这个难题?亚里士多德认为,应该把无限理解为一种性质而非数目,空间和时间都具有无限可分的性质,在有限时间内接触无限数目的对象是不可能的,但接触无限可分的对象则是可能的.空间和时间为什么是无限可分的?我们可以这样理解:分割是思想的行为,一旦开始就可以无休止地重复.亚里士多德的这个观点本质上非常接近现代数学关于无限的观点.

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  • 发表于 2021-06-11 12:07
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