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对陆教授"无穷大图像"的一点疑问
陆教授的《点中有点论》与顽石的《缝隙论》
陆元鸿教授说了如下的两段话:
(1)“在数轴O点的正下方取一点P,以P为圆心、以PO为半径作一个半圆弧,将数轴上的各点与P点连接,连线与半圆弧的交点,就是数轴上的点在半圆弧上的投影。这样,我们就把整个数轴投影到了半圆弧上。
不仅如此,我们发现,在这个半圆弧的左端点处,聚集了超实数中的全部【负无穷大量】;在这个半圆弧的右端点处,聚集了超实数中的全部【正无穷大量】。利用“无穷大望远镜”,还可以把圆弧左端点和右端点放大,使我们能够看清楚一个一个具体的无穷大量。(并且补充解释:另外圆弧的“真正的绝对的端点”并不与任何数对应。)”
(2)“图像中有一些点与数字对应,图像中有一些点(圆弧的“真正的绝对的端点”)不与任何数对应。
这有什么不可以呢?
举例来说,假如有人给出一种实数域的图像表示方法:
作一个圆周,圆周顶上的一点,是 0 点。
0 点左侧圆弧上的点,对应于负实数。
0 点右侧圆弧上的点,对应于正实数。
圆周底部的左右两侧圆弧相会的那一点,规定它不与任何实数对应。
你想想,这样的显示方法是不是完全可以的?
既然上面这种实数域的显示方法是可以的,没有任何问题的,那么,我给出的超实数域
的显示方法当然也是可以的,没有任何问题的”
陆教授的(1)话与(2)话,两段话都有问题:
在(1)话中,半圆弧左右两个端点,都在“整个数轴投影到了半圆弧上”之外。左端点处聚集了超实数中的全部【负无穷大量】;右端点处聚集了超实数中的全部【正无穷大量】。一个点包含无穷多个点吗?!点中有点吗?!
在(2)话中,圆周底部的左右两侧圆弧相会的那一点,规定它不与任何实数对应。陆教授的意思是与无穷多个正、负超实数对应到一个点,。而在一些书上是指,正无穷大与负无穷大这两个直线上的无穷远点交合为一个点。一个点可以代表两个点或者无穷多个点吗?!
凡是认为“直线上两个无穷远处的点交合为一个点”、“一个点是包含两个点”、“无穷远处点‘+∞’与‘-∞’必须重合于同一点‘∞’,故在射影几何中一直线上的无穷远处只有一个”、“弧的左右端点处,各聚集了超实数中的全部正负无穷大量”、“点可分为两种,没有长度的点和无穷小长度的点,而无穷小长度仍然可以分割”,等等观点,可称为《点中有点论》。
唯有缝隙论才能排除难以解释的问题,才能合理解释上述现象。
对于陆教授的图,我们可以随意规定线段的单位长度,例如,规定一个长度单位为圆直径的1/10,水平数轴与圆的顶点相切与O,过圆心P作无穷长一条水平线,过圆的底点Q再作一条无穷长度水平线。
这样,上、中、下3条平行线的O、P、Q等3点的数值分别是0,0-5i和0-10i。
上水平线从O点向左,等距单位点依次是1,2,3,……,趋向∞,向右,等距点依次是-1,-2,-3,……,趋向-∞;
中水平线左等距点依次是1-5i,2-5i,3-5i,……,趋向∞-5i,向右等距点依次是-1-5i,-2-5i,-3-5i,……,趋向-∞-5i。
下水平线左等距点依次是1-10i,2-10i,3-10i,……,趋向∞-10i,向右等距点依次是-1-10i,-2-10i,-3-10i,……,趋向-∞-10i。
中水平直线以P为中心,用无穷多个辐射线射向四面八方,把上水平线中所有实数点,包括变量正、负无穷大,都投影在上半圆上了;同样,将下水平线上的所有上述这些虚数和带虚数部分的正、负无穷大,包括这些等距点之间的所有虚数点,都投影在下半圆上了。
随着上下两条水平线上的所有点,全部投影到圆上,中无穷长度水平线也收缩成为这个圆的直径。其实是上下两条水平线限定的无穷长平面,收缩成为这个圆平面,如同我们站在两条南北相隔1000米的平行铁路线当中,看到的铁路线围成一个大圆,东西两端似乎都已经闭合。但是,这个圆平面永远是残缺不全的!按照潜无穷观点,数轴直线的无穷延伸没有尽头,永远没有最大的自然数,也永远没有最小的负整数,永远不存在无穷远处的方向相反的两个确定的点!无穷长直线上的点通过无穷多个放射线放扫过1/4弧,回到中水平线原本位置时,存在脱离另一个水平线的一瞬间,就形成一个空隙,因此,圆的左右两端各存在一条不断缩小并不断贴近圆弧的弦,每个弦的上下两点和中点共有3点,即3个无穷大变量之间的两个缝隙不会消失,3点永远不会变成一个点!
如果中水平线向下平移,移到靠近下水平线某个地方R,形成上大下小的两个弧线,中水平直线以R为中心,通过放射线,同样把上下水平线全部的点,分别投影到大弧和小弧上,左右各2个缝隙也下移到大弧与小弧的分界处。就如同9.99999……,无限靠近10,两者之差的无穷小1/10^n(其中n趋向无穷大)不会消失那样,如果中水平线与下水平线无限靠近,那么大弧无限接近于整圆,但永远不会变成整圆。而小弧无限接近于0,但无穷小弧永远不会消失。无穷小弧的两边各有两个无穷大变量之间的缝隙,四个缝隙和1个无穷小弧,永远不会消失!
如果不用中水平线,直接以0-10i点为中心,用无穷多个直线,把上水平线中的点都投影到圆上,因为按照潜无穷观,上水平直线不断向左右方向延伸永无止境,因此,投影到圆上的∞变量点和-∞变量点,也在永无止境地向0-10i点不断靠近,但是都永远不能弥合这两个缝隙!两个变量点与一个不变的虚数0-10i点,永远不会变成一个点!
欧拉定理可推广到线点之间的数量关系。线,包括线段和曲线等等,被点分割后的更小线的数量与点的数量关系很简单。因为,线点之间关系不涉及到面和面构成的体积,只有1个外接空间,因此,点数V + 面数F = 线数E + 体数K,这个关系式中就有不变的F = 0,K = 1,因此,线点数量关系式可简化为:
V = E + 1
这个线点数量关系式,就是顽石的《缝隙论》。
当V数量趋向无穷大时,E数量当然也趋向无穷大,因此,分割线段或分割曲线, 2点以上的点数量不管有多少,点与点之间更小线段更小曲线这些缝隙,永远存在,不会消失!上述无穷长直线变成个圆的过程中,产生无穷大变量之间的缝隙,就是缝隙存在的直接证据。
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