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一、小序
已得知,有理空间与物质空间具有对应关系;
数学空间(数学世界在有理数集上的主体)与物理空间有对应关系。
但是,数学世界中(实数的)无理数集与客观世界还没有对应,这不正常。
回过头来,进一步考察数学与其无理数集的关系得知,
原来,数学世界本身都还一直逗留在“它与无理数集的”关系上呢!
并且,这还是个历史性悬案,无怪上述问题回答不了呢。
二、第三次数学危机
数学的第一次危机产生了无理数概念;
第二次危机知道了无穷小概念;
现在来考察数学第三次危机(上世纪初)。
1、实轴结构之谜
实轴=实数=有理数集+无理数集(也强调为“连续统”)。
已知,有理数的测度(测量概念的抽象)为0,从而,有理数集的测度也为0。
但这一来,实轴的测度即等于(其真子集)无理数集的测度了,
叫做“无理数集具有全测度”,
却“无理数集”不仅是实数的真子集,而且在数学中的地位也并不显赫?
实难理解,叫它做“实轴结构之谜”,至今未破。
2、康托尔连续统猜测
19世纪末康托尔在其创立的作为数学发展里程碑的“集合论”中,贡献之一是猜测:
从可数集的“势”(数数的抽象)到不可数集(无理数集)的“势”,是直接跳上去的。
这叫做“连续统猜测”,仍然至今未破。
3、讨论
以上两个谜题属同一本质的问题,都是“无穷集”惹的祸,统称第三次数学危机。
第三次数学危机使数学意识到,数学还没有建立基础,还需要创建“数学基础”,也叫数学“寻根”。
很快发现,为此需要拓展数学范畴,叫做“数学哲学”,但仍无建树。
三、数学寻根及其评价
1、寻根史
为着数学寻根、数学基础(及所谓“数学哲学”),至今一个世纪以来,先后产生了(三大学派的)六门分支学科,本质上都是以数理逻辑为特征,纯逻辑地探索数学(在无穷中)的“根”。
但是至今,可谓“路,遥远兮,雾茫茫”。
须知,任何理论的前导都是哲学;“数学的最高境界是哲学”。
(注:为何说数学大厦尚缺根基?数学,起始于古代的生活实践,经几千年的迭进扩展升华终成“数学大厦”,但本质上只是建在有理数集上的,无理数集只是其背景和完备性的“依托”,亦即保证其完备性的“根”至今尚未明晰。)
2、评价
它们“寻根”的一个共同特点是纯数学地(或说是纯数学逻辑甚至纯数理逻辑地)去攻取。
难道纯逻辑地去攻取不好吗?
难道还离得开(无所不在的)逻辑吗?
抑或,难道说是逻辑空间有限而达不到数学之“根”的吗?
关键就在于,无理数集之中有没有逻辑?
若无理数集之中有逻辑,则它就应该与(逻辑之源)物理空间有对应,可是它们没有对应呀?
四、假设:无理数集之中没有逻辑
的确,一旦假设无理数集之中无逻辑,则包括数学史中一切(涉及无理数集的)谜题皆迎刃而解了。
比如,这一来,整个无理数空间在逻辑意义下仅相当于一个逻辑意义下的几何“点”;
从而,平行线交于无穷远“点”(等价于一个圆);
任一圆都是个一维完备直线(所以,圆周长都是无理数);
提升到思想上即,任意无关事物间皆可在无穷远“点”相会(万象归根);
n维拓扑空间都是一个(共同的)紧致“点”;
即使无穷小邻域中也不满足欧式公理;
皮亚诺映射(让一维线段充满n维立方体)之谜被破解,等等,
总之,过去所有涉及无穷的玄妙问题,皆可得到解释了(将看到,由此物理学的玄妙问题也同时得到解决)。
例 无穷小的认识:
一是,有理数集稠密、可数但不可能依次数出,为什么?
就因为相邻有理点间隔着个无穷小距离;
二是,上世纪60年代提出的非标准分析,“公理化”地界定出,无穷小邻域中无逻辑,因此大获成功。
总之,无理数集(无穷)之中无逻辑,因此数学凭借纯逻辑是进不去的。
同时,数学虽然离不开无穷,但数学(在有理数集上) 的主体可以勿需无穷?
原来,无穷空间(无理数集)只是保证数学理论上完备性的需要,可说只是数学的背景空间。
五、结合到客观世界
首先问:
既然数学世界各种公开谜题几乎都来自(没有逻辑的)“无穷”世界,那么物理世界有没有来自“无穷”世界的谜题?
(将知道)必然有,同样不少,诸如物质何来、量子纠缠、暗物质等,乃至测不准性、薛定谔猫、平行宇宙等等谜题都是,只是它们不是直接显现为来自“无穷”概念的罢了。
具体说来,可作如下推理:
1、无穷空间只是保证数学完备性的,却对于物理空间,过去就连这点都还说不上?
2、逻辑是物理空间的属性,既然无理数集里没有逻辑,那么它与物理空间,难道是无缘的?
3、即使数学也不可能真正进入无穷空间,只在其“边沿”。
或相对说来,无穷空间只作为逻辑空间的“边沿”而存在。
那么,这点是否说明,物理空间终归还是有边际的,因而也是存在完备性的,且使其完备的也应该(对应于)无穷空间“点”?
答案为“是”,但为进一步证明物理空间存在其完备性,因而存在与无穷空间的关系,继续待后。
(高隆昌 E-mail: glc5101@sina.com)
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