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摘要:我们说宇宙可能是无限的,但它真的能永远持续下去吗?为了解决这些令人费解的推测,LiveScience邀请了费城宾夕法尼亚大学数学家亨利·托斯纳的帮助,他很友好地回答了一个问题:“你能数到无穷远吗?”这意味着可数无穷大的一半仍然是无穷大。据库珀所说,坎托后来发疯了,可能是因为与他在无穷大上的研究无关的原因。算什么所以,回到计算过去无穷的问题数学让你问,‘那到底是什么意思?’托斯纳说“数到无穷远是什么意思?”
“无限远!”你有没有想过巴斯光年在“玩具总动员”电影中的著名口号?可能不是。但也许你有时抬头仰望夜空,想知道无穷大的本质。
无穷大是一个奇怪的概念,人类大脑很难将其有限的理解包裹起来。我们说宇宙可能是无限的,但它真的能永远持续下去吗?或者小数点后的圆周率-它们真的是无休止地运行,总是让我们对圆的周长和半径的比值有更高的精度吗?巴兹说得对吗?有超越无限的东西吗?”为了解决这些令人费解的推测,Live Science邀请了费城宾夕法尼亚大学数学家亨利·托斯纳(Henry Towsner)的帮助,他很友好地回答了一个问题:“你能数到无穷远吗?”(预先警告:这将变得棘手。)
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无限的可视化,托斯纳说,坐在一个奇怪的地方:大多数人觉得他们对这个概念有一些直觉,但越想越奇怪。
数学家,另一方面,不要他补充说,常常把无限看作是一个独立的概念。相反,他们用不同的方式来思考它,以便得到它的许多方面。
例如,无穷大有不同的大小。根据苏格兰圣安德鲁斯大学(University of St Andrews in Scotland)的一段历史,德国数学家乔治坎托(Georg Cantor)在19世纪末证明了这一点。
坎托知道自然数(即1、4、27、56和15687等整数)永远存在。根据教育漫画家查尔斯·费舍尔·库珀(Charles Fisher Cooper)一个关于历史、数学和其他主题的有用网站,它们是无限的,也是我们用来计算事物的东西,因此他将它们定义为“可数无限”。可数无限数的
组具有一些有趣的性质。例如,偶数(2、4、6等)也是可数无穷大的。虽然从技术上讲,它们的数量只有全套自然数的一半,但它们仍然是无限的。
换句话说,你可以把所有偶数和所有自然数并排放在两列中,两列都会变成无穷大,但它们是无限的“长度”。这意味着可数无穷大的一半仍然是无穷大。
,但坎托的伟大见解是认识到,还有其他数列是不可数无穷大的。实数——包括自然数、分数和无理数,如π——比自然数更为无穷。(如果你想知道坎托是如何做到的,并且你能处理一些数学符号,你可以看看这张来自缅因大学的工作表。)
如果你要把所有的自然数和所有的实数并排排排成两列,实数将超出自然数的无穷大。据库珀所说,坎托后来发疯了,可能是因为与他在无穷大上的研究无关的原因。
算什么所以,回到计算过去无穷的问题数学让你问,‘那到底是什么意思?’托斯纳说“数到无穷远是什么意思?”为了解决这个问题,Towsner谈到了序数。据数学网站Wolfram MathWorld报道,与基数(1、2、3等)不同,基数告诉你一个 ... 中有多少东西,序数是由它们的位置(第一、第二、第三等)定义的,它们也被Cantor引入数学中。序数中的是一个叫做Ω的概念,托斯纳说,用希腊字母ω表示。符号ω被定义为在所有其他自然nu之后的事物mber-或者,如Cantor所说,第一个超限序数。
,但数字的一个特点是,你总是可以在最后再加一个,Towsner说。所以有一个东西,ω+1,ω+2,甚至ω+ω。(如果你想知道的话,你最终得到了一个叫做ω1的数字,它被称为第一个不可数序数。)
并且由于计数有点像增加额外的数字,这些概念在某种程度上允许你计算过去的无穷大,托斯纳说:
这一切的奇异性是数学家坚持严格定义术语的部分原因,他补充道。除非一切都井然有序,否则很难将我们正常的人类直觉与数学上可以证明的东西区分开来。
“数学告诉你,‘深刻反省,什么才算?’托斯纳说,
对于我们这些凡人来说,这些想法可能很难完全计算出来。工作中的数学家在日常研究中究竟是如何处理这些有趣的事情的?托斯纳说:
“很多都是练习。”当直觉失败的时候,你可以说,‘我们正在讨论一个精确的逐步严格的证明’,所以如果这个证明令人惊讶,我们仍然可以检查它是否正确,然后学习围绕它发展一个新的直觉。”
黑洞通向何处?宇宙有多大?宇宙有边缘吗?”“最初发表在Live Science上。”
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