||
序:须知,视透实轴结构是利于理解数学的,终身有益。
至少可说,近代以来每个知识分子都被“无穷”这个曾经视为神居住的地方继续阻遏着视野,充分希望能早日视透迷雾。
那么,现在沿着康托尔开创的路子,已能(思辨性)看透“实数集”的结构本质了,这时包括学术和生活中都给人们带来了清爽。
于是自然想到,从此应该让后来的学生们尽早澄清对“实数集”结构的认识,以摆脱“无穷”迷雾的困扰,其意义已是不言而喻的了。
这就是提出本建议的动机。具体想法是,
建议在高等数学中,第一课用来讲“实轴结构”,只介绍知识(显然在现有高中数学基础上接受它是不成问题的),让学生清晰地知道比如一维实数集(实轴)的结构本质,将会受益终身。
至少说,在他们未来的学业生涯中,对涉及无穷概念的问题,不再像历代前人那样迷糊,而是有着比前人更为踏实的心态去应对,这自然是好事,不只是没有了心理迷雾感,还更利于学术掘进。
特别的,对于数学专业学生,更须作为一章“实数集结构”来讲,除传统的实数知识外,更应介绍(本论意义下)康托尔实数集结构知识,包括可以提前简单介绍的相关理论等。
本文仅就“高等数学的第一课”提纲式谈谈个人设想(供有兴趣的教师在应用时备课中参考)。
一、实轴=一维几何空间=一维实数集=有理数集+无理数集
(如在复习既有概念的基础上介绍迪特金分割,以表明此等式是唯一的,续“五”)
二、无穷概念及其康托尔性质
1、比如,以简单的无理数√2为例,回顾并欣赏无理数(如其无穷个位置数码“无穷集”的性质等欣赏;如问,√2的数码序列中能否产生某个人的电话号码?等等)。
以此说明,无穷不只是个无穷远/小问题,更是个无穷集(内在)的复杂结构问题(续下)。
2、可数无穷集,若干性质:
可数无穷集有无穷多个可数无穷子集(每个可数无穷子集又是个独立的可数无穷集);
可数无穷集皆等势(势,计数概念的抽象);
可数无穷集皆与自然数集等价(可1-1对应);
可数无穷集中无最小可数无穷集;
可数无穷集皆测度为0(测度,度量概念的抽象);
(学生可自己找更多性质)
三、有理数集
1、是可数无穷集(例示一种具体“(动词)数”有理数集的方式);
2、稠密性(概念及其证明简单,兹免赘);
3、无穷小邻域(由于有理数集稠密但“不连续”,任一有理数没有最靠近的有理数,所以存在无穷小邻域;非标准分析表明无穷小邻域是不可数集、测度非0为“无穷小量”);
4、有理空间。即有理点集上定义了某种关系的集合,可记为“二元式”,有理空间=(有理点集,关系),随着“关系”的不同界定可有不同的有理空间;其中“有理数集”也是个(特殊的、平凡的)有理空间或叫做“底空间”;
四、无理数集
1、无理数集具“全测度”。因为有理数集测度为0而实轴结构式唯一,从而间接得证,表明实轴上几乎(概率1的)点点都是无理数(续“五1”);
2、无理数无确定位置,实则无理数集中无“点”概念,(注:具有薛定谔猫的“叠加性”,在无理数的无穷不循环小数中任意给定数位时即为有理数“死猫”,否则即是“不确定状态、死活叠加状态的猫”);
3、无理数集中无运算性(只能以近似或符号的方式参加运算,但皆属“有理”运算);
4、无理数集中无逻辑(但它是逻辑空间的边际,且相当于一个逻辑“点”,所以它并非完全独立于逻辑(数学),并且是数学的背景和辅助);
5、无理数集具有几何的“度量”意义,例如[a,b]的长度等于b-a的获得即(本质上是充分利用了每个有理点的无穷小邻域长度“无穷小量”的,是其无穷求和);
6、没有对应于有理空间的无理空间(因为无理数集不对应于任何逻辑空间,即其具有超越性),特别叫它做“无理世界”(或叫“无穷世界”)。
7、无理数集就是个(神秘的没有逻辑的)无理世界,它代表了无穷的本质。
已知,赋予“无理世界”以“超能”则在客观世界(必有个与之对应的存在)可叫做“超空间”,亦即超空间对应于超能,比如已知,是超能使得生命世界有了“有机性”和细胞的多种“超越性”诸如信息超储存性、量子纠缠性等等(皆因其无逻辑性)。
五、实轴结构
1、有理空间和无理世界是具有深刻本质差异的两个空间层次,后者对前者深刻地“充满而不占据”,根本差异在于逻辑的有无;
2、如果说两个空间层次之间有(抽象)“距离”,首先,它不同于空间维度之间的几何距离,其次,只能是个“无穷级数”表征的“联系”。
六、小结:该第一课的总体目标是“树立科学的无穷观”
1、“无穷”归为(无穷序列的、有理数集的)“可数无穷”,以及(无理数集的)“不可数无穷”。
2、“无理数集”的性质代表了无穷的本质。可数无穷集的性质突出体现在数学中(印象鲜明),却不可数无穷的性质体现广泛(似显平凡),但包括哲学、思想、生活乃至数学皆沉浸在相应的“无穷世界(无理世界)”中(虽然其中无逻辑但它是“母空间”对整个宇宙“充满而不占据”且成全了生命世界等等,续下)。
3、“无理世界”虽然无逻辑但它是逻辑(数学、科学)的“根”,在客观世界中贡献着“深刻”机制(诸如宇宙的生成、暗物质、量子纠缠、生命世界等等,各个方面);
因此,人们对“无穷世界”的感觉(较有理空间的)弱,是可理解的,主要是其逻辑性、前沿性和隐晦性产生的效果。
总之,所有这些对于具有高中知识基础的年轻人,其概念(及简单思想)是容易接受的,一旦接受了(即使是大概)将在其广泛学业生涯中乃至通有人生中都会是裨益明显的。
七、附言:
由于本理论尚未得到公认(尚未得到学界充分得知),此建议不可能作正式推行。
但已说过,上述“根”是不可能得到纯数学证明的,因此本理论得到公认的路还长。
同时,从讲座中的关注度看出,大家(至少在不同程度上)都是承认这一理论的。
因此相信(也希望)会有年轻学仁在编著有关教材(或一般教学)中会做出这样的试点探索,相信效果必然会是好的。
谢谢!
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2025-12-5 19:28
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社