如何理解数学中的无限?
“无限”不仅仅存在于数学中,在物理和哲学中也是常用的概念,如果按时间划分,以德国数学家康托尔(俄国出生,但国籍是德国)提出“集合”为界限,“无限”有两种理解方式:
“集合论”出现之前的“无限”:
数学家和哲学家对“无限”的理解各不相同,在不同的时期、不同的哲学家和哲学家对“无限”的有不同的理解,例如亚里士多德认为“无限”是一种永不完结的过程,柏拉图认为“无限”是一种理想的存在。中世纪的数学家也认为“无限”是一个模糊的、难以处理的存在。即便在微积分出现之后,引入了无穷小和无穷大之后,“无限”被当作极限的一种来处理。
“集合论”出现之后的“无限”:
康托尔提出集合论后,数学家对“无限”的认识彻底改变,逐渐清晰的划分出“无限”的结构,“无限”可以有不同的类型,也可以有不同的等级。
一、最常见的两个无限分类:可数无限与不可数无限
可数无限
如果一个集合中的元素可以按一定规则顺序列出,就是一个可数极限,例如整数集合就是一个可数的极限。
不可数无限
如果一个集合中的元素无法按固定规则顺序列出,就是一个不可数极限,例如自然数集合就是一个不可数的极限。
二、不同基数(cardinality)的无限:无穷集合有大有小
康托尔使用用“阿列夫零”表示最小的无穷基数,也就是一个可数极限的大小,极限的基数越大,这个极限就越大。(这里可能难以理解,无限竟然有大小).
三、不同维度的无限:
量子力学中的无限小、欧几里得空间中的点集、分形集合等。
康托尔之后,“无限”正式成为了全新的数学工具,在许多学科都占据着重要的角色。
