在數學歷史上,有三次大的危機深刻影響著數學的發展,三次數學危機分別是:無理數的發現、微積分的完備性、羅素悖論。
第一次數學危機
第一次數學危機發生在公元400年前,在古希臘時期,畢達哥拉斯學派對「數」進行了定義,認為任何數字都可以寫成兩個整數之商,也就是認為所有數字都是有理數。
但是該學派的一個門徒希帕索斯發現,邊長為「1」的正方形,其對角線「√2」無法寫成兩個整數的商,由此發現了第一個無理數。
畢達哥拉斯的其他門徒知道後,為了維護門派的正統性,把希帕索斯殺害了,並拋入大海之中,看來古人也是解決不了問題時,先解決提出問題的人。
即便如此,無理數的發現很快引起了一場數學革命,史稱第一次數學危機,這危機影響數學史近兩千年的時間。
第二次數學危機
微積分是一項偉大的發明,牛頓和萊布尼茨都是微積分的發明者,兩人的發現思路截然不同;但是兩人對微積分基本概念的定義,都存在模糊的地方,這遭到了一些人的強烈反對和攻擊,其中攻擊最強烈的是英國大主教貝克萊,他提出了一個悖論:
從微積分的推導中我們可以看到,△x在作為分母時不為零,但是在最後的公式中又等於零,這種矛盾的結果是災難性的,很長一段時間內數學家都找不到解決辦法。直到微積分發明100多年後,法國數學家柯西用極限定義了無窮小量,才徹底解決了這個問題。
第三次數學危機
數學家總有一個夢想,試圖建立一些基本的公理,然後利用嚴格的數理邏輯,推導和證明數學的所有定理;康託爾發明集合論後,讓數學家們看到了曙光,法國科學家龐加萊認為:我們可以藉助結合論,建造起整座數學大廈。
正在數學家高興之時,英國哲學家、邏輯學家羅素,提出了一個驚人的悖論——羅素悖論:
羅素悖論通俗描述為:在某個城市中,有一位名譽滿城的理髮師說:「我將為本城所有不給自己刮臉的人刮臉,我也只給這些人刮臉。」那麼請問理髮師自己的臉該由誰來刮?
羅素悖論的提出,引發了數學上的又一次危機,數學家辛辛苦苦建立的數學大廈,最後發現基礎居然存在缺陷,數學家們紛紛提出自己的解決方案;直到1908年,第一個公理化集合論體系的建立,才彌補了集合論的缺陷。
雖然三次數學危機都已經得到了解決,但是對數學史的影響是非常深刻的,數學家試圖建立嚴格的數學系統,但是無論多麼小心,都會存在缺陷,包括後來發現的哥德爾不完備性定理。
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