數學,是每一個人一生都離不開的學科,從牙牙學語開始,我們就開始了與數學打交道。
一開始,爸媽會教我們最簡單的1,2,3,4。到了幼兒園的年齡,我們會學習最簡單的加減法。
而在人類文明發展史上,似乎也是如此,從最簡單的計數開始,比如結繩計數,都是從整數(自然數)開始。
在人類最開始的潛意識里,整數是最整潔的表達方式,最能代表大自然的事物。
但隨后人們發現,僅僅有整數已經不能充分表達大自然。比如說,有一個蘋果,要分給兩個人,一個人半個蘋果,該如何表達半個蘋果呢?
于是小數(分數)便出現了,人們對數學的認知更進一步。
隨著人們對數學的研究,發現數學是如此地簡潔,如此地優美,人們堅信數學可以表達大自然的任何事物。
但一個意外的發現,徹底顛覆了人們對數學的傳統認知。
在研究等腰直角三角形時,人們發現一個不尋常的事實,如果等腰三角形的兩個直角邊長為1,那么斜邊長的長度是多少呢?
數學家們通過計算發現,斜邊的長度根號2是一個非常長的小數,不管用什么方法計算,如何計算,好像都算不完。
讓數學家更狂躁不安的是,這個根號2不僅僅很長,而且還沒有規律,似乎不能用分數表達,不像1/3那樣,雖然用小數表達時也很長,但它有規律可循,可以用分數簡潔地表達出來。
第一次,人們對自然數的簡潔產生了懷疑。而且,人們還發現,像根號2這樣的無理數并不罕見,看起來比整數還要多得多。
人們開始認真研究無理數,認為無理數一定隱藏著更多數學奧秘。
在這個過程中,數學危機便出現了,第一次數學危機,最典型的代表就是芝諾悖論。
簡單介紹下這個悖論。
你和烏龜賽跑,烏龜的起點是在你前面100米的地方,你的速度是烏龜的10倍。
也就是說你跑100米的時候(烏龜的起點),烏龜跑10米。你跑10米的時候,烏龜跑1米。你跑1米的時候,烏龜跑0.1米……
也就是說,可以這樣計算:你跑的距離永遠是烏龜之前的跑過的距離。這意味著你永遠追不上烏龜。
但事實上我們都知道,你很快就會追上烏龜,只要你的速度比烏龜快,不管一開始烏龜領先你多少米,你總會追上烏龜然后完成超越。
這引發了人們對無窮的思考。人們認識到,對一段距離進行一分為二的分割需要無窮的時間,但你的時間是有限的,你不可能在有限的時間里去做無窮多的事情,這樣就不會陷入“芝諾悖論”中。
就好比1+1/2+1/4+1/8……得到的數不可能是無窮大,總是有限的。
對無窮的這種理解,讓人們成功化解第二次數學危機。
通俗地解釋一下各位第二次數學危機,簡單說就是0.999……和1的大小,兩者是不是相等?
當時的人們認為,無論如何0.999……都比1小,因為無論9后面如何循環,都不會到1,只能無限接近1。
但后來人們得知,0.999……就是等于1,兩者是一個數。
說白了,第二次數學危機本質上還是對微積分的理解,沒有理解到微積分的本質。
事實上直到今天,仍舊有很多人沒有學過微積分,不理解微積分的本質,還認為0.999……比1小。
第三次數學危機被稱為“集合論悖論”,最典型的就是“羅素悖論”。
通俗地解釋何為“羅素悖論”。有一個非常牛逼的理發師,在理發店門口貼上標語:能給所有不能給自己理發的人理發。
那么問題來了:這個理發師能給自己理發嗎?
如果能,那么宣傳的標語就有瑕疵。如果不能,標語同樣是不嚴謹的:理發師不能給自己理發,但標語中說“能給所有不能給自己理發的人理發”!
有人說“羅素悖論”其實就是邏輯上的詭辯,集合定義上的詭辯,無論如何,沒有任何人能完美詮釋羅素悖論。
羅素悖論還有一個通俗的例子:上帝是無所不能的,那么上帝能夠創造出一個他自己搬不動的石頭嗎?
相信很多人都聽說過這個故事,無論能還是不能,結果都是矛盾的。
從概念上來看,與其說羅素悖論是集合上的悖論,倒不如說它是一個哲學上的概念,一種本體論。
這個悖論總是先把自己置之事外,最后發現自己換個角度來看,自己也處于某個事物當中,所以最大的問題就是:到底有沒有處于事物當中?
其實這也是唯心主義的直接體現。如果世界只是你幻想出來的假象,那么“你”本身是否也是幻想出來的假象呢?
如果回答是肯定的,那么,你對“世界是假象”的質疑是否也是假象呢?
如此循環下去,就會陷入死胡同,永遠走不出來!
宇宙微波背景輻射,不僅描繪了宇宙的邊緣,還有我們能見到的最早的光,它揭示了宇宙中的所有物質,所有恒星和所有星系的分布都是很均勻的,這說明有東西促使這一切發生,而這個東西就是被稱作暴脹的過程。暴脹理論就是說最開始宇宙不僅是在擴張,而且是以指數方式擴張,意味著在極短的時間內,它的大小就能一次次翻倍。
根據暴脹理論,當我們的宇宙還是一團火焰時,宇宙的每一部分都開始暴脹,暴脹速度非常快,以至于嬰兒期宇宙的均勻性得以保留。暴脹不僅僅是一種擴張的方式,它也是一個開始,創造出我們的宇宙的一個驅動力,若它能夠發生過一次,那就有可能再次發生,再次發生,這就是永恒暴脹!
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