本
文
摘
要
关于数学难题,这个问题参考下面这本书。部分列出在下面的回答中。
三噩姬六花:你遇到的最难的一个数学题是什么?270 赞同 · 38 评论回答下面介绍一些著名的数学悖论:
1芝诺悖论
在阿喀琉斯和乌龟的竞赛中,他速度为乌龟十倍,乌龟在前面100米跑,他在后面追,但他不可能追上乌龟。当阿喀琉斯追到100米时,乌龟已经又向前爬了10米,于是,一个新的起点产生了;阿喀琉斯必须继续追,而当他追到乌龟爬的这10米时,乌龟又已经向前爬了1米,阿喀琉斯只能再追向那个1米。就这样,乌龟会制造出无穷个起点,它总能在起点与自己之间制造出一个距离,不管这个距离有多小,但只要乌龟不停地奋力向前爬,阿喀琉斯就永远也追不上乌龟!
设想一支飞行的箭。在每一时刻,它位于空间中的一个特定位置。由于时刻无持续时间,箭在每个时刻都没有时间而只能是静止的。鉴于整个运动期间只包含时刻,而每个时刻又只有静止的箭,所以芝诺断定,飞行的箭总是静止的,它不可能在运动。
设想一个人从A点走到B点,要先走完路程的1/2,再走完剩下总路程的1/2,再走完剩下的1/2……如此循环下去,永远不能到终点。
2伽利略悖论
伽利略认为,正整数中,有些是偶数,有些不是。因此,他就猜测,正整数一定比偶数多。但是每一个正整数乘以 2 都能得到一个偶数,而每一个偶数除以 2 都能得到一个正整数,那么从无限的数看来,偶数和正整数都是一一对应的,那么,这就说明,在无穷大的世界里,部分可能等于全体。
3贝克莱悖论
数学史上把贝克莱的问题称之为“贝克莱悖论”。笼统地说,贝克莱悖论可以表述为“无穷小量究竟是否为0”的问题:就无穷小量在当时实际应用而言,它必须既是0,又不是0。但从形式逻辑而言,这无疑是一个矛盾。
4 *** 论悖论
罗素悖论(也称理发师悖论、书目悖论)是由罗素发现的一个 *** 论悖论,其基本思想是:对于任意一个 *** A,A要么是自身的元素,即A∈A;A要么不是自身的元素,即A∉A。根据康托尔 *** 论的概括原则,可将所有不是自身元素的 *** 构成一个 *** S1,即S1={x:x∉x}.
据康托尔 *** 理论,任何性质都可以决定一个 *** ,这样所有的 *** 又可以组成一个 *** ,即“所有 *** 的 *** ”。此 *** 应该是最大的 *** 了,因此其基数也应是最大的,然而其子集的 *** 的基数按“康托尔定理”又必然是更大的,那么,“所有 *** 的 *** ”就不成其为“所有 *** 的 *** ”,这就是“康托尔悖论”。对这一悖论,康托尔并没有感到害怕,因为通过反证法恰恰证明没有“所有 *** 的 *** ”或者说“最大的 *** ”,当然也没有“最大的基数”。
设W为一切序数所组成的 *** 。因为W按自然大小顺序成一良序集,故W有一序数Ω。由序数性质,Ω必比W中任一序数都大,但由定义,Ω也出现在W中,从而将有Ω>Ω,这是矛盾的。即推出互相矛盾的命题,所以是悖论。后来就称之为布拉利-福尔蒂悖论,也叫最大序数悖论。
5理查德悖论
我们考虑一个能够用来定义整数的算术特征的语言,比如汉语。我们可以用语言“第一个自然数”来定义数字 1。又比如我们熟知的质数的定义——如果这个数“只能被一以及它自己整除”,那么该数字是一个质数。
每个人都能找到一些数字的特征,所有这些定义的数量是无穷大的。但是我们可以注意到,每个特征的定义都是由有限多的字组成的。因此我们可以把这些定义首先按照其字数多少进行排序,然后按照其字典顺序(或者按照其对应的编码的大小)定义排列成一串。
如果我们将每个定义映射到一个数上,让排在最前面的定义映射到1上,第二前面的定义映射到2上,等等。每个定义都有一个号码。
比如在某种定义的叙述下,“只能被一以及他自己整除”这个定义对应的号码恰好是11。而且11本身也只能被1和它自己整除,因此该定义的号码具有该定义的特征,我们称11不具有理查德性。但是“定义对应的号码满足该定义”这一点不一定总是正确的。比如假如“第一个自然数”对应的号码为4,那么它的号码与它定义的特征”不同,这个数就是理查德性的。
但是因为理查德性本身是一个整数的特征,因此它也在被列举的定义之内。按照理查德性的定义,它本身也有一个号码 n。现在这个悖论来了:n是理查德性的吗?假如 n是理查德性的,那么按照定义它没有第 n个定义所描写的特征,也就是说 n不是理查德性的,这和我们的假设相反。
而假设 n不是理查德性的,那么它拥有第 n个定义所描写的特征,也就是说它是理查德性的,这也和我们的假设相反。因此“n是理查德性的”既不能是正确的,也不能是错误的。
6希帕索斯悖论
毕达哥拉斯定理提出后,其学派中的一个成员希帕索斯考虑了一个问题:边长为1的正方形其对角线长度是多少呢?他发现这一长度既不能用整数,也不能用分数表示,而只能用一个新数来表示。
这一结论的悖论性表现在它与常识的冲突上:任何量,在任何精确度的范围内都可以表示成有理数。