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本帖最后由 jzkyllcjl 于 2018-6-5 09:09 编辑
首先在数学理论研究中,无穷二字是需要的,无穷的无有穷尽的意义是需要的。例如,虽然我们无法说清自然数的十进记数法是谁造的,但应当说它很有价值。根据这个方法,按照从小到大的顺序,可以得到下边的数列。
0,1,2,3,…11,…… (1)
笔者称:这个数列叫做自然数的标准序列。这个序列可以说是人们很早就知道的,但是在研究自然数理论时,参照一百多年前皮亚诺(G. Peano)自然数公理体系,首先可以提出如下两条沟造自然数上述序列的公理。
公理1:0 是自然数。
公理2:每一个自然数n都有一个唯一的n+1为它的继数,这个继数也是自然数。例如:0是自然数,0的继数是1,1是自然数,1的继数是2,2是自然数,2的继数是3;……。
公理3:表达式(1)的数列叫做无穷数列。
无穷数列这个名词是现行数学理论中已经有了的。但关于 “无穷”这两个字的理解,在数学界存在着两千多年的争论。A.鲁宾逊在《非标准分析》第十章第7节中讲道:“如果我们忽略了它的哲学背景,就不能完全了解它的历史。……Zeno的悖论……。亚里士多德在他的许多著作中曾讨论过这个问题,他抛弃了实无限而接受了潜在的增长着的无限的概念,洛奇……,莱布尼茨……,贝克莱……。从柯西的看法到目前一般看法的转变,是极其巨大的,因为 条件可以很自然地用实无限的总体,即实数来解释。因此,许多人看来,无限性问题仍然是数理哲学的首要问题。……。康托儿和他的继承者在提出了非常严密而优美的无限集理论之后,认为他们终于掌握了实无限,正如二百年的洛必达以为在微积分中已经找到了它一样。直觉主义者和其他结构主义者的看法可以比作柯西的看法,而形式主义的精神,或者至少他的一个流派……的评价中,则接近莱布尼茨对无限小和无限大数的声明中所表示那种精神:‘它们只是一些虚构,但是有用的虚构……’。……”[6]。这些论述说明:关于无穷大、无穷小、等许多无穷的概念在数学历史与现代都存在着争论,需要进一步研究。
从自然数的上述标准序列,可以看到:它可以是按照自然数十进位记数法则得到的;皮亚诺(G. Peano)的五条公理都依赖于表达式(1)。与余元希《初等代数研究》中的自然数公理体系相比较,笔者不是在事先承认无穷集合的条件下提出这五条公理的。笔者还认为:任何其它无穷数列 ,都有它的制造法则 。其中n依次是标准无穷数列(1)中的自然数。无穷数列、无穷集合都不是上帝造的,而是人们从实践中经过抽象、思考提出的数学概念,它们的含义都有需要联系实践的现实给予说明、澄清。
现代的数学家,大都认为:形式逻辑法则是建立数学理论的根本法则,但是,只靠形式逻辑法则是无法建立数学理论的,事实上,康托儿在使用这些法则之前提出了“数学必须肯定实无穷”的思想,希尔伯特的《几何基础》在逻辑推导之前也是先提出了五组公理。不仅形式逻辑推理之前,需要联系实践提出一些公理、定义,还必须对这些公理‘定义、逻辑推理之后的定理进行实践应用过程中的检验与说明或改革。对于自然数与无穷数列(1),及上述公理3之后对名词“无穷数列”的说明之外,笔者还提出了如下10点的继续说明。
①任何无穷序列都必须有一个通项的写出法则;②无穷序列既具有按照通项写出法则无限延续下去的性质,又具有永远写不到底,永远延续不不到底地的性质;这两个性质不是违反形式逻辑中矛盾律的坏矛盾,因为:无限延续是在时间无限延续情况下讲的,延续不到底是对任何有限时间讲的。这个矛盾是满足唯物辩证法下对立统一性质的“一切事物中包含着的矛盾方面的相互依赖和相互斗争,决定一切事物的生命,推动一切事物的发展。没有什么事物是不包含矛盾的,没有矛盾,就无有世界”的好矛盾; ③自然数标准无穷数列(1)中的元素都叫做有限自然数;自然数标准数列(1)的所有元素,即所有自然数是无有穷尽、无有终了、无有最后的;自然标准数列中的省略号,不是通常意义的省略,是补充不完的、写不到底的省略;④不存在能够写出的无穷大自然数,《非标准分析》提出的*N 中的无限大自然数,是人们无法用十进记数法写出的、违反阿基米德性质的无用的虚构;⑤由于所有自然数无法构造完毕,所以 “所有”自然数的所有二字不能随便提出,事实上,笔者证明了“任意大自然数是能够被人们写出的自然数;全体(或称所有)自然数是人们无法写完的自然数集合”[7] 的定理;因此,涉及Peano 公理5(归纳公理)的数学归纳法,在命题p(n)的奠基、归纳条件成立之后的结论,只能说对大于奠基自然数的任意自然数成立,而不能说对大于奠基自然数的所有(或一切)自然数成立。⑥关于无穷大,需要提出如下的定义。
定义1((全能足够大数列与无穷大数):若对任意足够大的区分界限M ,总有自然数N 存在,使得n>N 时,a(n)>M(a(n)<-M,|a(n)|>M) 成立,则称数列{a(n)} 为全能足够大数列。简称为全能足够大,它是绝对值无限变大的无穷数列;全能足够大也叫做动态性的、变量性的无穷大量、真实存在的但不能写到底的真无穷大。上述全能足够大数列没有通常意义的极限,但为了研究问题方便起见,可以使用符号+∞ (-∞ ,∞ )表示其广义极限,称这种符号为非正常理想实数,并称它为理想正无穷大(-∞ 叫做理想负无穷大,∞ 叫做理想无穷大);同时称这种意义下的极限为相应数列的非正常极限。记作
lim n→∞ a(n)= =+∞; lim n→∞ a(n)= =-∞: lim n→∞ a(n)= =∞
理想正无穷大、理想负无穷大和理想无穷大;作为极限它们可以暂时地被叫做常量性无穷大,但在现实世界中除了“无所不包的大宇宙”之外,找不到它们的现实原型,它们都缺乏现实性;笔者同意希尔伯特计划中,“由于无穷不能在经验中直接验证,故希尔伯特称它为理想元素”的说法。此外,也可以称这种无穷大为假无穷大;它们都不能作为“有确定大小的正常的理想实数”。又由于,涉及这种无穷大的形式逻辑研究中,常常遇到无法解决的悖论、难题,所以又有恶无穷大的名词(例如:简明哲学辞典中无限与有限词条中讲道:“无限只能通过物质的有限形式,只能通过有限而存在。……这个概念也反映着物质世界中事物、现象、过程质的无限多样性,无限性是矛盾的,它包含着有限的全部多样性,但不是有限事物的简单的和,……,恶无限性就是指简单地不断超出有限的范围,例如简单的数字排列1+1+1+1+……”)。还须知道:虽然无穷数列 {n}、{10n} 的广义极限都是+∞;但这两个极限又可以被认为是不同的。这两个无穷数列都是变量性的真实存在的无穷大;其广义极限是趋向性质的、缺乏现实意义的,达不到的理想无穷大。
第二,无穷数列的变换趋向是需要研究的。 极限理论就是研究与表达这个趋向 而提出的理论。例如,为了寻找1/3 的
十进小数表达式得到的一个表达式,需要进行 除法运算,这个除法运算是永远除不尽的。 研究这个除法可知:在除法的第一步,是得到0.3 作为商小了,0.4作为商大了,前者是1/3的针对误差界1/10的不足近似值,后者是 针对这个误差界的过剩近似值, 第二步再
除,得到针对误差界1/100 的不足近似值0.33与过剩近似值0.34,还可以 进行第三步,第四步, 但进过分析,
每一步都是余1,这是一个 永远除不尽的工作,但在除法过程中得到 1/3的 越来越准确的近似值,可以说对于误
差界序列{1/10^n}得到不足近似值无穷数列 0.3,0.33,333,…… 与过剩近似值无穷数列 0.4,0.34,0.334,……,
按照康托尔实数理论,这两个数列都是康托尔的基本数列,而且相互等价,按照现行的数列极限理论,它两有共同
的极限1/3。 其中前一个数列可以简写为 0.333…… 并称它为无尽循环小数。但必须知道它是无穷数列性质的有界
变数,它不能等于定数,等式1/3=0.333... 不成立,成立的 只能是极限性等式 lim n→∞ 0.333……=1/3 或全能近似等
式 1/3~0.333……,后者表示一系列近似等式 1/3≈0.3; 1/3≈0.33; 1/3≈0.333; 1/3≈0.3333;……。其中 有n个3的十进小数0.33……3表示1/3时的误差为1/3×10^n<1/10^n .第三,必须知道:无穷是无有穷尽、无有终了的意思,无穷数列与无尽小数都是 永远写不到底的事物,1/3的绝对准十进小数表达式是不存在的,只能使用足够多个3的有尽位十进小数足够准近似表示理想实数1/3 的大小。第四,唯物辩证法是建立数
学理论的根本法则, 理想与现实、精确与近似、无穷与有穷之间的相互依存对立统一关系是数学理论中的基本关系。
第五,建立数学理论需要尊重逻辑, 但必须知道:正如恩格斯所说: “形式逻辑是逻辑的”初等数学””; 因此, 辩证逻辑
好像是逻辑的”高等数学”. 第六, 恩格斯指出: “笛卡尔的变数是数学中的转折点, 因此运动和辩证法便进入数学领域……”
所以使用无穷数列性质的变数极限方法是数学理论中的必要方法。
现行极限理论与概念中有不正确的东西,需要改革。 但你否定极限性等式 lim n→∞ 0.333……=1/3 与全能近似等
式 1/3~0.333……,后者表示一系列近似等式 1/3≈0.3; 1/3≈0.33; 1/3≈0.333; 1/3≈0.3333;……。其中 有n个3的十进小数0.33……3表示1/3时的误差为1/3×10^n<1/10^n . 是错误的做法。 有用的数学理论 不能否定。 你称无尽循环小数0.333……为无理数的做法是错误的,因为它不是定数.,你高举马克思主义 是可以的,但需要尊重事实.
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