感謝感謝分享:劉瑞祥,[遇見(jiàn)] 這里感謝劉老師投稿支持!
有人說(shuō),數(shù)學(xué)是研究無(wú)窮(無(wú)限)得學(xué)科,或者說(shuō),只要是稍微“高深”一點(diǎn)得數(shù)學(xué),就一定會(huì)遇到無(wú)窮,有道理。
經(jīng)常和數(shù)學(xué)作對(duì)比得物理,是沒(méi)有無(wú)窮得。我在上大學(xué)時(shí)遇到這么個(gè)問(wèn)題:按照庫(kù)侖定律,點(diǎn)電荷附近得場(chǎng)強(qiáng)是不是無(wú)窮大?老師給出得答案是否定得,因?yàn)楫?dāng)你非常接近所謂得“點(diǎn)電荷”時(shí),“點(diǎn)電荷”這個(gè)物理模型已經(jīng)不適用了。再比如電容器儲(chǔ)存得電能和電荷有關(guān),所以電容器得充放電都需要一定時(shí)間,這是因?yàn)殡娔懿荒芡蛔儯娔軐?duì)時(shí)間得導(dǎo)數(shù)不能無(wú)限大),如此等等。
數(shù)學(xué)里存在著真正得“無(wú)窮”,可能是因?yàn)閿?shù)學(xué)主要是一種“思維”感謝原創(chuàng)者分享而不是現(xiàn)實(shí)得簡(jiǎn)單反映。以定積分為例,基本思路是把研究對(duì)象劃分為無(wú)窮多份,每一份都無(wú)限變小,然后把這么多得小部分加在一起。這在物理上根本就說(shuō)不通:當(dāng)我們還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到“無(wú)窮小”得時(shí)候,物質(zhì)已經(jīng)變成了分子、原子以及各種說(shuō)不清得“子”,哪還有原來(lái)得連續(xù)性質(zhì)?所以物理課上專門(mén)發(fā)明了一個(gè)詞匯——宏觀無(wú)窮小,用來(lái)描述這種忽略物質(zhì)不連續(xù)性得“無(wú)窮小”,也就是說(shuō),你盡管把物質(zhì)看成連續(xù)得,埋頭算下去,不要管物理上實(shí)際會(huì)出現(xiàn)得不連續(xù)。
這種做法有個(gè)好處,那就是我們有時(shí)我們算有限得東西可能很難,而算無(wú)限得東西卻很簡(jiǎn)單,事情有時(shí)就是這么奇怪。我再舉個(gè)例子,比如我們要計(jì)算晶體內(nèi)相互作用問(wèn)題,顯然晶體得大小是有限得,但是這樣計(jì)算起來(lái)遠(yuǎn)不如把晶體看作無(wú)限大方便。自然,無(wú)窮也會(huì)帶來(lái)困擾。比如若干數(shù)學(xué)悖論就和無(wú)窮有關(guān),而悖論又不像物理中得佯謬那樣可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)解決。
物理上不出現(xiàn)“無(wú)窮”還有實(shí)際上得屏障問(wèn)題,比如速度就有個(gè)天然上界,而數(shù)學(xué)上就沒(méi)有這種東西。宇宙得大小,當(dāng)然是更強(qiáng)烈得限制,而數(shù)學(xué)上不但有無(wú)窮大,還有若干不同級(jí)別得無(wú)窮大,乃至有得無(wú)窮大已經(jīng)完全超出了人類得想象,沒(méi)有對(duì)應(yīng)物了。
華夏大數(shù)學(xué)家谷超豪在這本《談?wù)剶?shù)學(xué)中得無(wú)限》里說(shuō)到自己學(xué)數(shù)學(xué)時(shí)得體驗(yàn),講到“有幾項(xiàng)內(nèi)容對(duì)我有很深刻得印象”:循環(huán)小數(shù),平行直線可以看成為在無(wú)限遠(yuǎn)處相交,整數(shù)得全體和偶數(shù)得全體“一樣多”,無(wú)限級(jí)數(shù)。作為大數(shù)學(xué)家得一本小書(shū),比起學(xué)習(xí)解難題得技巧,感謝分享更強(qiáng)調(diào)“豐富而嚴(yán)密得思維和想象得能力”,并希望讀者從中“可以見(jiàn)到一些數(shù)學(xué)概念得產(chǎn)生得背景和過(guò)去得數(shù)學(xué)家們得創(chuàng)造力和想象力”。我覺(jué)得,大家讀一讀這樣得書(shū),比埋頭刷題可能更有益處,有助于了解什么是“真正得數(shù)學(xué)”。
[遇見(jiàn)君]:《談?wù)剶?shù)學(xué)中得無(wú)限》應(yīng)該有88年、2000年兩版,對(duì)本書(shū)感興趣得朋友能在各大圖書(shū)館借到,或者網(wǎng)上有二手書(shū)可淘到。