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无穷的悖论

作者:职业数学家在民间发布日期:2019-11-20 19:52浏览次数: 来源:微信公众号

代数学在提出无穷学说之后,果然像希腊人担心的那样,在数学界引起了混乱,令数学家烦恼不已。

一、希尔伯特旅馆悖论

希尔伯特的旅馆(Hilbert's Hotel)是世界上最大的旅馆,里面有无穷多个房间,分别编号为

1,2,3,4,5,6.............

有一天旅馆住满了,但傍晚的时候又来了一个客人。

无穷的悖论

图一

“很抱歉,我们的旅馆没有空余的房间了”老板希尔伯特无奈地说。

正当客人准备离开去找其他旅馆时,希尔伯特的女儿叫住了客人

“请等一下!爸爸,我有个办法,让这位客人住下。”

“噢,亲爱的宝贝,你能有什么办法?”

“很简单,我们让1号房间的客人搬到2号房间,让2号房间的客人搬到3号房间,让3号房间的客人搬到4号房间......

无穷的悖论

图二

这样让1号房间就空出来了,而每个已住店的客人只不过是换了一个房间而已。”

现实中的旅馆,如果住满了,肯定不能再住进新的客人了。但是希尔伯特的旅馆却能不断地住进新来的客人,这确实有悖常理。

但是注意了现实中的旅馆不论多大,都只有有限个房间,而希尔伯特的旅馆却有无穷多个房间。

这个悖论的根源在于错把无穷当成有限来看待!

(考考你) 如果希尔伯特的旅馆住满后,又来了无穷多个客人,能安排他们住下吗?

不过希尔伯特的旅馆在现实中肯定是不存在的,因为我们接触感知的任何外界事物都是有限的。

二、秃头悖论

虽然现实中没有无限的外界事物,但是,这并不妨碍我们在脑中形成无穷的理念。实际上,数量庞大的事物很容易被我们当做无穷。比如,现代工业正在毫无顾忌地消耗地球的资源,好像可以“取之不尽,用之不竭”,但有几个人考虑过地球的资源其实也是有限的。再比如,大海中的水珠,大地上的尘土,天空中人类所能观察到的繁星,所有这些都给我们以无穷的遐想。如果你们觉得这些例子离我们生活太遥远,我们就来看看更贴近生活的

秃头悖论

先抛出一个前提结论:

“假设A是一个头发浓密的人,而另一个人B的头发只比A少一根,那么B的头发也是浓密。”

相信很多人都不假思索地认为这当然没毛病,B的头发当然也是浓密的。

但是一旦你承认了这个前提结论,问题就来了。一个正常人的头发数量是十万根左右。那么

“头发数量为100,0000根的人是头发浓密的人”

这个结论肯定没问题,这个结论和前提结论联合,就可以推导出

“头发数量为99,9999根的人是头发浓密的人”

又可以继续推出

“头发数量为99,9998根的人是头发浓密的人”

“头发数量为99,9997根的人是头发浓密的人”

“头发数量为99,9996根的人是头发浓密的人”

“头发数量为99,9995根的人是头发浓密的人”

.......................

.......................

.......................

到最后,我们可以推导出

“头发数量为3根的人是头发浓密的人”

“头发数量为2根的人是头发浓密的人”

“头发数量为1根的人是头发浓密的人”

“光头的人是头发浓密的人”

这,,,,就太离谱了!

无穷的悖论

图三

但是注意了我们的推导过程虽然非常漫长,但绝对没有任何问题。所以问题肯定出在前提结论中。

因为在我们的潜意识中,我们会把头发浓密当成是有无穷根头发,会认为去一根不会影响头发浓密的事实。其实这是有影响的,只是这种影响根本无法察觉。

有限和无穷的最本质的区别在于,无穷是“取之不尽,用之不竭”,而有限,不论数量多庞大,“日取一厘”,总会有耗尽的一天。

所以我们可以这样理解这个悖论,它源于错把有限当成无穷

p.s.  关于秃头悖论,其实有多种不同的解释,其中最有代表的观点是认为谓词“浓密”本身具有模煳性。


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[责编:雨滴]

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