自出生之刻,我们在成长的摇篮中便开始与数学的邂逅,其历史甚至早于语言的习得。当宝宝们牙牙学语,父母亲便开始启蒙我们认识数字,继而引领我们进入加减的数学世界。进入学龄期,数学成为与语文同样重要的学科,紧密相伴我们的学习岁月。
对古老的民族而言,数学是一个令人痴迷的研究领域,他们对于整数的和谐与对称有着根深蒂固的信念,认为整数无疑是宇宙万物的精确描绘。
然而,一次不经意的发现彻底推翻了古人对数学的理解。当人们研究等腰直角三角形,并发现斜边长为根号2时,他们试图探求根号2的确切性质,从此开启了对“根号2”的无尽探寻。
根号2的出现,宣告了无理数的诞生,也打破了人们对于整数所构建的和谐宇宙的幻想。无理数的发现迫使人们抛弃对整数的固有追求,转而投身于无理数的研究,同时也为人类带来了对无限概念的首次思考。
一个经典的思考便是“芝诺悖论”:设想你与一只乌龟进行赛跑,你的速度为乌龟的十倍,而乌龟在你前方一百米处开始。当你追完一百米时,乌龟又前进了十米,如此无穷尽也。根据这样的逻辑,你似乎永远也追不上乌龟。
然而,在现实中你无疑会迅速超过乌龟。这就需要我们深入思考无穷的概念,并最终理解,虽然路程可以无限细分,需要无穷多的时间来完成,但你却拥有有限的时间,无法完成无穷多的事情。借助极限的概念,这样的悖论便迎刃而解。
无理数与无穷概念的探索引领人类走出了第一次数学危机。又过了两千年,第二次数学危机随微积分思想的出现而起。
在牛顿的时代,人们尚未彻底理解0与无穷之间的联系,对于积分、微分和导数的真正含义也一知半解。例如,在求解曲线上某点的切线斜率时,现代的方法是在该点附近取一个边长无限小的直角三角形,用三角形的斜边代替切线的斜率。
但人们内心始终存有一个疑惑:无论直角三角形多么小,其斜边终究无法与切线斜率完全等同。两者之间似乎总存在细微的差距。
这种无限逼近的概念,类似于0.999999...与1是否相等的问题,构成了数学史上的第二次危机,根源在于对微积分的理解偏差。
继而,在第二次危机之后的两百多年,第三次数学危机围绕集合论的讨论而起,其中最为知名的便是“罗素悖论”。
以一个理发师为例,他宣称只为那些不能为自己理发的人服务,那么问题来了:这位理发师是否可以为自己理发?若能,则违背了他的广告;若不能,同样存在问题,因为他声称自己能为不能自理发的人服务。
罗素悖论像是对集合论定义的诡辩,即使我们认识到这是诡辩,也难以明确解释其背后的矛盾所在。这就像“上帝能否创造出他自己搬不动的石头”这样的问题一样,无论回答能或不能,都会陷入逻辑矛盾。
从哲学角度看,罗素悖论实则反映了唯心主义与唯物主义之间的争辩。若你持唯心主义观点,会认为世界只是你意识的产物,那么“你”本身是否也是意识的虚构?“你”对“自我概念”的质疑是否也是虚无的?这种质疑的质疑又如何呢?最终,我们面临一个根本问题:“你”的存在本质是什么?通俗来说,就是你如何界定自己与事件之间的关系。
数学的发展历程,从根号2到罗素悖论,不仅是知识的积累,更是人类对世界本质的不断探询。