Zmn-1233 李鸿仪 : 能否一一对应与映射函数的选取有关吗？

【编者按。下面是李鸿仪先生的评论文章。是对薛问天先生的《1229》文章的评论。现在发布如下，供网友们共享。请大家关注并积极评论。另外本《专栏》重申，这里纯属学术讨论，所有发布的各种意见仅代表作者本人，不代表本《专栏》编辑部的意见。《专栏》中有些文章发扬了啄木鸟精神，对一些错误的观点和言论进行了说理的批评。但请大家注意，也有些有严重错误的文章在这里发布，就是为了引起和得到广大网友们的评论。不要以为在这里发布的文章都是正确无误的。】

能否一一对应与映射函数的选取有关吗？

李鸿仪，Leehyb@139.com

一一一评薛问天的zmn1229

我小时候看过一本书:《艺海拾贝》，里面讲到贝多芬很喜欢把自己的音乐请一个完全不懂音乐的老妪听，如果她能够听懂并喜欢，贝多芬就很高兴，因为他知道他的音乐将会被人们广泛接受。

薛问天的文章虽然因自感理屈而气急败坏地完全由各种错误，逻辑混乱，逻辑循环组成，但我从中可以知道我哪里讲得还不够清楚，所以，从这个角度我还是应该感谢他的。记得我以前在做某学报的常任副主编时经常对作者说:专家的审稿意见，哪怕是错的，对你修改文章也是有好处的，什么文章会越修改越差呢？

所以我把我的那篇文章zmn1228又改写了一下 。

数学界普遍有一种观点:集合A和B，如果B的元素的某种排列方式不能与A一一对应，则改变B的排列方式有可能使得A，B之间建立起一一对应关系。

例如，如果将N1={0}UN与N={1，2，3...}排列成:

g:   0，1，2，3…

      |     |     |

x:   1，2，3， … 

或 

1，2，3...0

|     |     |

1，2，3

即建立映射函数g=x (x=1，2，3...)

则显然两个集合不能一一对应:0元素没有对应项。

但如果把排列秩序改写成:

y:  0，1，2…

     |     |     |

x:  1，2，3…

即建立映射函数y=x-1，(x=1，2，3...)

似乎就能一一对应了。

由于两种排列方法不一样，即映射函数不一样，因此，数学界普遍认为能否建立一一对应与元素的映射方法即排列方法有关。

由于排列方式即映射函数可以有无限多种，那么怎么判断他们究竟能不能建立一一对应关系呢？

为了解决这个令人头痛的问题，数学界认为只要找到A，B之间能够建立起一一对应的一种排列方式即找到一个相应的映射函数，就认为A，B能够建立一一对应关系了。

这种观点是如此广泛且根深蒂固，以至于如果有谁反对这个观点就可能会被人嘲笑。

可惜的是，从来没有人曾经证明过这一点。而且这种自说自话的方法显然存在下列问题:如果两个映射函数得到的结论互相矛盾怎么办？该听谁的？比如上例中的g和f，究竟哪一个是正确的？如果f函数是正确的，g函数为什么是错的？错在哪里？

该事实充分说明了现代的主流数学界的治学态度是多么地随意，粗糙，不讲究证明。

相反，要证明这个观点是错误的倒很容易。

命题1:集合A={a1，a2，a3...}与集合B={b1，b2，b3...}能否建立一一对应关系与集合元素的排列次序无关。

证明:假定A与集合B能(或不能)建立如下一一对应关系

a1对b1，a2对b2，a3对b3...

现交换集合B的任意两个元素的排列位置，比如，将b1和b2互换位置:

a1对b2，a2对b1，a3对b3...

则A和B仍然能(或不能)建立一一对应关系。这种交换可以有无限多种，从而产生了无限多种排列方法，而且还可以有多种元素同时交换的情况，但不管哪种排列方法，A和B都能(或不能)建立一一对应关系，所以，集合A和B能否建立一一对应关系与集合的元素排列次序无关。证毕

下面是命题1的另一种证明方法。

证明

首先回顾一一对应关系的定义，两个集合A与B存在一一对应关系，意味着存在一个从A到B的双射函数（既是单射又是满射的函数），即对于集合A中任意不同元素，在集合B中有不同的像（单射要求），并且集合B中的每一个元素都有集合A中的元素与之对应（满射要求）。

假设集合A与集合B之间按照某种顺序已经建立了一一对应关系，记为f，也就是f(a1) = b1，f(a2) = b2，f(a3) = b3等等（这里只是举例一种对应顺序），这个f是满足双射条件的函数。

现在考虑改变集合B元素的排列次序得到集合B'，无论这种排列次序的改变是怎样的，比如交换元素、对多个元素重新排列等等复杂情况，我们要证明A与B'依然能建立一一对应关系。

我们可以构造一个新的函数g，从A到B'，由于B'中的元素就是B中的元素，只是排列次序变了，设B' = {b'1，b'2，b'3...} ，且假设b'1原本是B中的bk1，b'2原本是B中的bk2等等（也就是记录下B中元素到B'中元素的对应变化情况）。

那么定义g(a1) = b'1（对应B中bk1），g(a2) = b'2（对应B中bk2）……，按照这样的定义方式，对于A中不同元素ai和aj（i ≠ j），由于原来的f是单射，而B'中的元素只是B元素的重新排列，所以g(ai) ≠ g(aj)，满足单射条件；又因为B'包含了所有原来B的元素（只是次序不同），所以对于B'中的任意元素b'k，总能在A中找到某个元素am使得g(am) = b'k，满足满射条件。

这就说明g是一个从A到B'的双射函数，即A与B'能建立一一对应关系。

反之，如果原本A和B不能建立一一对应关系，也就是不存在满足双射的函数，那么不管B元素如何改变排列次序成为B'，同样也不可能构造出满足双射的函数来建立A与B'的一一对应关系，因为元素本身没有实质改变，只是次序不同，原本缺失的双射条件不会因为次序改变就自动满足。

综上，集合A和B能否建立一一对应关系与集合的元素排列次序无关。证毕。

由于不同的排列次序对应于不同的映射函数，因此，由命题1可得

推论1:若两个集合之间存在不同的映射函数，那么这些函数要么都是双射函数，要么都不是双射函数。

这就大大地简化了问题:我们只要研究任何一个映射函数，然后观察它是不是双射函数就可以了。当然观察必须仔细，绝对可靠，不能粗心大意。为了做到这一点，也可以观察其他映射函数作为验证，如果发现互相矛盾就必须重新审视。

以上述g函数和f函数为例，g函数其实就是同一个集合N与N之间的双射，当然是绝对可靠的，那么f函数当然就是错的，至于错在哪里，不妨先观察有限的情况。当N有n个元素时，N={1，2，3...n}，N1={0，1，2，3...n}，显然由于N中没有元素0而不可能建立双射函数，而且对于任意大的n都不能建立双射函数，给不出任何理由可以认为对于n无上界的无限集合，突然就可以建立双射函数了:难道上天特别眷顾无限集合，一到无限就会送一个0到N里面去？

当然，以下命题也都正确。

推论2:若两个集合之间存在不同的映射函数，只要其中有一种单射确实是双射，所有的单射就都是双射。

推论3:若两个集合之间存在不同的映射函数，只要其中一种单射确实不是双射，所有的单射就都不是双射。

由此，用命题1很容易证明以下命题。

命题2:N1={0}UN不能与真子集N={1，2，3...}建立一一对应关系。

证明:将N1写成{1，2，3...0}，显然与N={1，2，3...}不能一一对应:1对1，2对2，3对3...后，N1中的0元素在N中没有原像。根据命题1推论3，把0元素置前时，{0，1，2，3...}也不可能与N一一对应，证毕。

这里要注意，根据命题1及推论，各种映射的结论应该是统一的，因此，当出现两个映射的结论矛盾这一不正常现象时，必须找出其中真正可靠的的那个，同时还要找出另一个错误的原因和证据，这才是科学的态度。例如，映射

N1 1，2，3，...，0

N   1，2，3，...

其中包含了N~N这一绝对可靠的一一对应，所以得出的N1与N不能建立一一对应是可靠的，而以下的"双射":

N1  0，1，2，3，...

N   1，2，3，...

错误的原因已有叙述，而且可以用数学归纳法证明其不是双射。

相反，像康托那样仅仅保证省略号前面的元素做到一一对应就认为一定能一一对应，实在是太不严谨，太随意了，不是科学的态度。

命题2不难推广到一般情形:

命题3 无限集合不能与其任何一个真子集一一对应。

读者应该可以自行给出证明。

为了叙述方便，以下把这种仅仅在省略号前面能够一一对应，但省略号里面并不能一一对应的康托式一一对应，称为伪一一对应或伪双射，而能够真正一一对应的则称为真双射。例如，相同集合之间的一一对应必定是真双射。

康托的所谓基数理论真伪不辨，从而必然导致大量矛盾。例如，令A=N={1，2，3...}，将A改写为{1，3，5...2，4，6...}，由于A和N是同一个集合，不管元素次序怎么变化，它们之间必然能形成真双射。但如果N可以A中的奇数真子集一一对应，则A中的偶数真子集就在N中无对应项，从而导致A与N这两个相同的集合不能一一对应的矛盾。根据命题3，N与A中的奇数真子集并不能形成一一对应，所以上述矛盾不再存在。

附录1进一步研究了上述问题。

无限集合能与其真子集一一对应是传统集合论的基石，也是某些康托迷的精神支柱。该基石一旦被推翻，不管人们愿意不愿意，康托的所谓光辉都消失殆尽，集合论也必将重建。

上述事实进一步说明了现代的主流数学界被康托愚化到了什么程度。

每一个不甘被愚化的数学家，为了你们的子孙后代不被人嘲笑，站出来吧。

每一个有能力有志气的数学家，也站出来吧，用你们的智慧和专业知识，为重建集合论及相关学科做出应有的贡献。

你们的贡献将会被载入史册。

中国大陆也将不再因为在科学理论上的贡献占比太小而被世界嘲笑。

对于第一次接触我的理论的人来说，本文(含附录)的内容都是全新的，如果他还停留在传统集合论的旧有思维模式中，可能一时难以接受，但本文的概念是清楚的，逻辑是严密的，因此任何一个习惯于严格思维的人其实都很容易理解。

附录1:由于传统的基数理论会导致矛盾。所以我们引入以下定义。

定义:对元素数目进行计数得到的结果称为元素数目。

对于有n个元素的有限集合，需要n次计数，不难验证，其结果恰等于数列{n}的第n项值，对于无限集合，计数的次数没有上界，所以元素数目为n→∞时的Lim n=∞，即元素数目为数列{n}的不正常极限(即发散)值。这里，∞这一没有上界的值是可以参与运算的，例如，由于N={1，2，3...}与A={1，3，5...，2，4，6...}是同一个集合，其元素数目必然相等，设用∞表示，则A中的奇数真子集O和偶数真子集E的元素数目分别都等于∞/2，显然，∞和∞/2都没有上界。令N与A一一对应，则与O一一对应的只能是N中元素数目为∞/2的真子集N′={1，2，3...}，显然，N′也是自然数集合。同理，如果将集合A写成{2，4，6，...，1，3，5，...}，则与E一一对应的也是集合N′。由此再次可见，自然数集合并不是唯一的（见我以前的博文），而所谓的伽利略悖论，也就不再存在了。

有了无限集合元素数目这一概念，不但伽利略悖论不再存在，集合论中的所有悖论都将被消除（见我以前的博文），充满矛盾的基数理论也完全不再需要。

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