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无限究竟能否完成

已有 678 次阅读 2023-11-17 14:33 |个人分类:数学基础|系统分类:论文交流


必须强调,不能用书本知识或历史来代替逻辑论证,这是因为,书本知识未必正确,历史未必一定不走弯路。

例如,关于无限的本质,以及无限究竟能否完成,一直有争论。

在数学中,无限大指的是数的大小没有界限或限制,可以一直增加。

由于实数内任何数都是有限的,因此实数域内的无限就是指有限数的大小没有界限和限制而已。

因此,无限的本质,其实非常简单:不过是可以永远增加的有限值,例如每一个自然数是有限的,但自然数集合是无限的,所以自然数集合的无限性不过是描述了这样一个事实:有限的自然数的增加过程永远不会完成而已。

由此可见,无限的本质就是不能完成。例如,如果有限的自然数的增加过程可以完成,那就必然完成于某一个具体的自然数,也就是存在着最大的自然数,这时形成的就只能是有限集合,而不可能是无限集合。

这不过是再简单不过的事实。

不过,有的人认为无限是可以完成的。比如,有的人认为,时间t=1时已经过了0.9 0.990.999……等无数个点,因此当t=1时,无限已经完成。

t=1时只是达到了无限,但这并不意味着无限已经完成,道理非常简单,如前所述,无限的本质不过是可以永远增加的有限值,如果无限已经完成,用自然数表示的9的个数就不能再增加了,当然就是一个有限小数而不是无限小数。因此,在t=1这一时刻,9的个数仍然在不断增加,只是每增加一个9只需要零秒而已。

由此可见,t=1时,之所以可以达到无限,正是在于9的个数可以不断增加,即该过程不能完成所致。

有些无限过程不但不能完成,而且也永远不能达到。例如,圆周率的计算就是这样一个过程。

无限即使能达到,也永远不能完成,这就是无限的本质特点。

有一个网友设计了这样一个思想实验:当有奇数个9时亮黄灯,有偶数个9时亮蓝灯,t=1时亮什么灯?

如果无限可以完成,t=1时。要么亮黄灯,要么亮蓝灯,但究竟亮哪一种颜色的灯?显然,对所谓实无限论者来说,这是一个永远无法回答的问题。

用我的理论却可以很容易地解释:

t=1时,9的数目仍然在不断增加,有无数个状态,其中一半状态亮黄灯,一半状态亮蓝灯。

有的人可能对于同一时刻有不同的状态感到无法理解,这里我可以再举一个例子。在物理学中,假定相对论是正确的,则速度是有限的,不能超过真空中的光速。但在数学上,如果假定速度是无限的,电子从某一个地方到另一个地方所需要的时间就是零秒,也就是说,在同一个时刻,电子可以既在这里又在那里。

实际上,电子以接近光速运动,对于有滞后的观察者来说,与上述情形相差无几:如果用一个分辨率高到可以拍摄电子的高速摄影机来拍摄,我们实际上并不能拍摄到单独的电子,而只能拍摄到所谓的电子云。这是不是所谓波粒二象性的本质,要由物理学家来回答,我这里只是说明了,在无限的假定下,同一时刻可以有不同的状态。既然如此,在任意一个时刻(例如t=1)都不能断言无限已经完成了。

事实上,能够完成的永远是有限而不是无限。

承认自然数集合没有最大自然数,实际上也就是承认自然数集合的形成过程不能完成:一旦完成,就意味着不再有新增加的自然数,当然就不可能有更大的自然数了,这时必然可以在已经形成的自然数集合中找出一个最大数,与集合的无限性矛盾。

同理,如果认为无限集合的外延是确定的,也意味着不再有新增加的自然数,这时也必然可以在已经形成的自然数集合中找出一个最大数。

有一个对康托理论深信不疑的网友不相信,我让他用最基本的找最大数的算法去编一个程序,最后他没话可说了。

这么简单的事实是不可能否定的。

 既然自然数集合的形成过程永远不能完成,我们当然就得不到已经完成了的自然数集合。也就是说,我们实际上观察到的自然数集合都是正在形成过程中的自然数集合,不存在已经完成了的、包括全体自然数的集合。由于形成过程的程度不同,所以在不同形成阶段的自然数集合互不相同,并不存在一个唯一的自然数集合。

 有的人认为,如果把自然数集合定义为已经包括了全体自然数的集合,这样定义的自然数集合当然是唯一的,研究起来显然就要方便得多。

目前,主流数学界其实就是这样定义的。

可惜的是,这样的自然数集合实际上并不存在。

 如果有人一定要研究并不存在的东西,比方说在欧几里得空间中研究并不存在的正十面体,当然是他的自由,没有人能拦住他,但绝不能因此把不存在的东西当做存在的东西。

因此,自然数集合可以科学地定义为由无限个自然数1,2,3……为元素的集合,而不能定义为由全体自然数组成的集合。

至于为了研究方便而削足适履地随意篡改事实,那只能说明篡改者的不科学和无能。

 








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