数学的三次危机——第三次数学危机
历史上三大数学危机之三
第三次数学危机一、起因魏尔斯特拉斯用排除无穷小量的办法来解决贝克莱悖论,而在本世纪60年代,鲁滨逊又把无穷小量请了回来,引进了超实数的概念,从而建立了非标准分析,同样也能精确地描述微积分,进而也解决了贝克莱悖论。
但必须注意到,贝克莱悖论只是在相对意义下得到了解决,因为实数理论的无矛盾性归结为集合论的无矛盾性,而集合论的无矛盾性至今仍未彻底解决。
二、经过经过第一、二次数学危机,人们把数学基础理论的无矛盾性,归结为集合论的无矛盾性,集合论已成为整个现代数学的逻辑基础,数学这座富丽堂皇的大厦就算竣工了。
看来集合论似乎是不会有矛盾的,数学的严格性的目标快要达到了,数学家们几乎都为这一成就自鸣得意。
法国著名数学家庞加莱(1854—1912)于1900年在巴黎召开的国际数学家会议上夸耀道:“现在可以说,(数学)绝对的严密性是已经达到了”。
然而,事隔不到两年,英国著名数理逻辑学家和哲学家罗素(1872—1970)即宣布了一条惊人的消息:集合论是自相矛盾的,并不存在什么绝对的严密性!史称“罗素悖论”。
1918年,罗素把这个悖论通俗化,成为理发师悖论。
罗素悖论的发现,无异于晴天劈雳,把人们从美梦中惊醒。
罗素悖论以及集合论中其它一些悖论,深入到集合论的理论基础之中,从而从根本上危及了整个数学体系的确定性和严密性。
于是在数学和逻辑学界引起了一场轩然大波,形成了数学史上的第三次危机。
产生集合论悖论的原因在于集合的辨证性与数学方法的形式特性或者形而上学的思维方法的矛盾。
如产生罗素悖论的原因,就在于概括原则造集的任意性与生成集合的客观规则的非任意性之间的矛盾。
三、影响第三次数学危机的产物——数理逻辑的发展与一批现代数学的产生。
为了解决第三次数学危机,数学家们作了不同的努力。
由于他们解决问题的出发点不同,所遵循的途径不同,所以在本世纪初就形成了不同的数学哲学流派,这就是以罗素为首的逻辑主义学派、以布劳威尔(1881—1966)为首的直觉主义学派和以希尔伯特为首的形式主义学派。
数学史上的三大危机
数学史上的三大危机无理数危机、无穷小是零危机和悖论危机无理数的发现-第一次数学危机大约公元前5世纪,不可通约量的发现导致了毕达哥拉斯的悖论。
当时的毕达哥拉斯学派重视自然及社会中不变因素的研究,把几何、算术、天文、音乐称"四艺",在其中追求宇宙的和谐规律性。
他们认为:宇宙间一切事物都可总结为整数或整数之比,毕达哥拉斯学派的一项重大贡献是证明了勾股定理,但由此也发现了一些直角三角形的斜边不能表示成整数或整数之比(不可通约)的情形,如直角边长均为1的直角三角形就是如此。
这个悖论直接触犯了毕氏学派的根本信条,导致了当时理解上的"危机",从而产生了第一次数学危机。
到了公元前370年,这个矛盾被毕氏学派的欧多克斯通过给比例下新定义的方法解决了。
他的处理不可通约量的方法,出现在欧几里得《原本》第5卷中。
欧多克斯和狄德金于1872年给出的无理数的解释与现代解释基本一致。
今天中学几何课本中对相似三角形的处理,仍然反映出由不可通约量而带来的某些困难和微妙之处。
第一次数学危机对古希腊的数学观点有极大的冲击。
这表明,几何学的某些真理与算术无关,几何量不能完全由整数及其比来表示,反之却能够由几何量来表示出来,整数的权威地位开始动摇,而几何学的身份升高了。
危机也表明,直觉和经验不一定靠得住,推理证明才是可靠的,从此希腊人开始重视演译推理,并由此建立了几何公理体系,这不能不说是数学思想上的一次巨大革命!无穷小是零吗?-第二次数学危机18世纪,微分法和积分法在生产和实践上都有了广泛而成功的实验过,绝大部分数学家对这个理论的可靠性是毫不怀疑的。
1734年,英国哲学家、大主教贝克莱发表《分析学家或者向一个不信正教数学家的进言》,茅头指向微积分的基础--无穷小的问题,提出了所谓贝克莱悖论。
他指出:"牛顿在求xn的导数时,采取了先给x以增量0,应用二项式(x+0)n,从中减去xn以求得增量,并除以0以求出xn的增量与x的增量之比,然后又让0消逝,这样得出增量的最终比。
(整理)数学史上的三次危机.
数学史上的三次危机张清利第一次数学危机在古代的数学家看来与有理数对应的点充满了数轴,现在尚未深入了解数轴性质的人也会这样认为。
因此,当发现在数轴上存在不与任何有理数对应的一些点时,在人们的心理上引起了极大震惊,这个发现是早期希腊人的重大成就之一。
它是在公元前5世纪或6世纪的某一时期由毕达哥拉斯学派的成员首先获得的。
这是数学史上的一个里程碑。
毕达哥拉斯学派发现单位正方形的边与对角线不可公度,即对角线的长不能表为q p /的形式,也就是说不存在作为公共度量单位的线段。
后来,又发现数轴上还存在许多点也不对应于任何有理数。
因此,必须发明一些新的数,使之与这样的点对应,因为这些数不能是有理数,所以把它们称为无理数。
例如, ,22,8,6,2等都是无理数。
无理数的发现推翻了早期希腊人坚持的另一信念:给定任何两个线段,必定能找到第三线段,也许很短,使得给定的线段都是这个线段的整数倍。
事实上,即使现代人也会这样认为,如果他还不知道情况并非如此的话。
第一次数学危机表明,当时希腊的数学已经发展到这样的阶段:1. 数学已由经验科学变为演绎科学;2. 把证明引入了数学;3. 演绎的思考首先出现在几何中,而不是在代数中,使几何具有更加重要的地位。
这种状态一直保持到笛卡儿解析几何的诞生。
中国、埃及、巴比伦、印度等国的数学没有经历这样的危机,因而一直停留在实验科学。
即算术阶段。
希腊则走上了完全不同的道路,形成了欧几里得的《几何原本》与亚里士多得的逻辑体系, 而成为现代科学的始祖。
在当时的所有民族中为什么只有希腊人认为几何事实必须通过合乎逻辑的论证而不能通过实验来建立?这个原因被称为希腊的奥秘。
总之,第一次数学危机是人类文明史上的重大事件。
无理数与不可公度量的发现在毕达哥拉斯学派内部引起了极大的震动。
首先,这是对毕达哥拉斯哲学思想的核心,即“万物皆依赖于整数”的致命一击;既然像2这样的无理数不能写成两个整数之比,那么,它究竟怎样依赖于整数呢?其次,这与通常的直觉相矛盾,因为人们在直觉上总认为任何两个线段都是可以公度的。
数学史三次危机简介
数学史三次危机简介
数学史上的三次危机,简要概括如下:
1. 第一次数学危机:公元前5世纪,毕达哥拉斯学派发现无理数,挑战了当时“万物皆数”(指整数或整数之比)的信念。
这次危机通过实数理论的建立得到解决。
2. 第二次数学危机:17至18世纪,围绕无穷小量的问题,主要与微积分的发展有关。
微积分学在理论不完善的情况下被广泛应用,但其基础—无穷小的概念受到质疑。
最终,通过实数理论和极限理论的建立,这次危机得到了缓解。
3. 第三次数学危机:19世纪末,集合论悖论的出现,如著名的罗素悖论,暴露了自洽性问题。
这些悖论挑战了集合论作为数学基础的地位。
至今,尽管哥德尔的不完备定理对形式系统的局限性做了阐述,但第三次数学危机并没有完全解决。
数学史上一共发生过三次危机,都是怎么回事
数学史上一共发生过三次危机,都是怎么回事?在数学历史上,有三次大的危机深刻影响着数学的发展,三次数学危机分别是:无理数的发现、微积分的完备性、罗素悖论。
第一次数学危机第一次数学危机发生在公元400年前,在古希腊时期,毕达哥拉斯学派对“数”进行了定义,认为任何数字都可以写成两个整数之商,也就是认为所有数字都是有理数。
但是该学派的一个门徒希帕索斯发现,边长为“1”的正方形,其对角线“√2”无法写成两个整数的商,由此发现了第一个无理数。
毕达哥拉斯的其他门徒知道后,为了维护门派的正统性,把希帕索斯杀害了,并抛入大海之中,看来古人也是解决不了问题时,先解决提出问题的人。
即便如此,无理数的发现很快引起了一场数学革命,史称第一次数学危机,这危机影响数学史近两千年的时间。
第二次数学危机微积分是一项伟大的发明,牛顿和莱布尼茨都是微积分的发明者,两人的发现思路截然不同;但是两人对微积分基本概念的定义,都存在模糊的地方,这遭到了一些人的强烈反对和攻击,其中攻击最强烈的是英国大主教贝克莱,他提出了一个悖论:从微积分的推导中我们可以看到,△x在作为分母时不为零,但是在最后的公式中又等于零,这种矛盾的结果是灾难性的,很长一段时间内数学家都找不到解决办法。
直到微积分发明100多年后,法国数学家柯西用极限定义了无穷小量,才彻底解决了这个问题。
第三次数学危机数学家总有一个梦想,试图建立一些基本的公理,然后利用严格的数理逻辑,推导和证明数学的所有定理;康托尔发明集合论后,让数学家们看到了曙光,法国科学家庞加莱认为:我们可以借助结合论,建造起整座数学大厦。
正在数学家高兴之时,英国哲学家、逻辑学家罗素,提出了一个惊人的悖论——罗素悖论:罗素悖论通俗描述为:在某个城市中,有一位名誉满城的理发师说:“我将为本城所有不给自己刮脸的人刮脸,我也只给这些人刮脸。
”那么请问理发师自己的脸该由谁来刮?罗素悖论的提出,引发了数学上的又一次危机,数学家辛辛苦苦建立的数学大厦,最后发现基础居然存在缺陷,数学家们纷纷提出自己的解决方案;直到1908年,第一个公理化集合论体系的建立,才弥补了集合论的缺陷。
(完整版)简述数学史上的三大危机
简述数学史上的三大危机世界曾经发生过金融危机,比如美国的金融危机席卷全球,造成了史无前例的影响。
实际上,在数学界也发生过翻天覆地的变革,那就是数学史上的三次数学危机。
在古希腊,哲学家都是格外重视数学。
像无论是最早的唯物主义哲学家泰勒斯,还是最早的唯心主义哲学家毕达哥拉斯,都特别推崇数学。
在那些伟大的数学家中,在数学上成就最大的,当推毕达哥拉斯。
毕达哥拉斯建立了一个带有神秘色彩的团体,被称为毕达哥拉斯学派。
这个学派传授知识,研究数学,还很重视音乐。
“数”与“和谐”是他们的主要哲学思想。
他们认为数是万物的本源,数产生万物,数的规律统治万物,也就是“万物皆数”的观点。
“万物皆数”就是万物皆可用自然数或分数表示。
然而,这一观点在后来确被毕达哥拉斯自己给推翻了。
这还得从一个有趣的故事说起。
有一次毕达哥拉斯去朋友家做客,他发现朋友家的地板上的方形图案很有意思,凭借着他数学家头脑的直觉,得出了我们今天所学的勾股定理以及证明。
然而根据勾股定理,边长为1的正方形,其对角线的长度应当是根号2,毕达哥拉斯发现根号2既不是自然数,也不是分数。
这个事实的发现,是毕达哥拉斯学派的一大成就,它标志着人类思维有了更高的抽象能力。
但这一发现引起了毕达哥拉斯学派的惶恐不安。
因为他们心目中的数只有自然数与自然数之比---分数。
如今发现边长为1的正方形的对角线这个明明白白地摆在那里的东西竟不能用“数”表示。
这难道不是自己否定自己信仰的真理吗?于是毕达哥拉斯学派千方百计封锁消息,但是纸包不住火终于还是传开了。
当时研究数学的希腊学者们便对数的重要性有了怀疑。
哲学家们认为世界上的量都可以用数表示,任何两个分数,无论多么近,他们之间还有无穷对个分数,这么多的数居然还不能表示出线段上某些点的长度,数的万能的力量因为根号2的出现被否定了,这就是所谓的第一次数学危机。
第二次数学危机我们生活着的这个世界,在一刻不停地变化着。
古希腊哲学家赫拉克利特说:人不能两次踏入同一条河流,因为河水在流动,当人第二次踏进同一条河流时,已经不是第一次踏进时的河水了。
数学史上的三大危机是什么
数学史上的三大危机是什么?数学的发展史中,并不是那么一帆风顺的,其中历史上曾发生过三大危机,危机的发生促使了数学本生的发展,所以我们应该辨证地看待这三大危机。
第一次危机发生在公元前580~568年之间的古希腊,数学家毕达哥拉斯建立了毕达哥拉斯学派。
这个学派集宗教、科学和哲学于一体,该学派人数固定,知识保密,所有发明创造都归于学派领袖。
当时人们对有理数的理解还很有限,对于无理数的概念更是一无所知,毕达哥拉斯学派所说的数,原来是指整数,他们不把分数看成一种数,而仅看作两个整数之比,他们错误地认为,宇宙间的一切现象都归结为整数或整数之比。
该学派的成员希伯索斯根据勾股定理(西方称为毕达哥拉斯定理)通过逻辑推理发现,边长为1的正方形的对角线长度既不是整数,也不是整数的比所能表示。
希伯索斯的发现被认为是“荒谬”和违反常识的事。
它不但严重地违背了毕达哥拉斯学派的信条,也冲击了当时希腊人的传统见解。
使当时希腊数学家们深感不安,相传希伯索斯因这个发现被投入海中淹死,这就是第一次数学危机。
最后,这场危机通过在几何学中引进不可通约量概念而得到解决。
两个几何线段,如果存有一个第三线段能同时量尽它们,就称这两个线段是可通约的,否则称为不可通约的。
正方形的一边与对角线,就不存有能同时量尽它们的第三线段,所以它们是不可通约的。
很显然,只要承认不可通约量的存有使几何量不再受整数的限制,所谓的数学危机也就不复存有了。
我认为第一次危机的产生最大的意义导致了无理数地产生,比如说我们现在说的,都无法用来表示,那么我们必须引入新的数来刻画这个问题,这样无理数便产生了,正是有这种思想,当我们将负数开方时,人们引入了虚数i(虚数的产生导致复变函数等学科的产生,并在现代工程技术上得到广泛应用),这使我不得不佩服人类的智慧。
但我个人认为第一次危机的真正解决在1872年德国数学家对无理数的严格定义,因为数学是很强调其严格的逻辑与推证性的。
第二次数学危机发生在十七世纪。
三次数学危机的产生与解决
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解决措施
针对三次数学危机,数学家们提出了各种解决措施。在第一次数学危机中, 欧多克索斯提出了实数的概念,将数学从困境中解脱出来;在第二次数学危机中, 数学家们对集合论进行严格的公理化,提出了公理化集合论;在第三次数学危机 中,
数学家们发展出了新的数学逻辑系统——模态逻辑,为数学的发展提供了更 加坚实的基础。
三次数学危机的产生与解决
目录
01 第一次数学危机
03 第三次数学危机
02 第内容
目录
06 总结
数学作为一门基础学科,是人类文明的重要组成部分。然而,在数学发展史 上,曾先后出现过三次严重的危机。本次演示将分别探讨这三次数学危机的产生 背景、原因及后果,并提出相应的解决措施。
第一次数学危机
第一次数学危机发生在公元前580年至568年之间的古希腊时期。这场危机的 起因主要在于当时数学界对无理数认识的不足。古希腊的数学家们认为,所有的 数都可以表示为整数或分数,即有理数。然而,当时希腊数学家希帕索斯发现了 一个问题:如果将
正方形的对角线进行等分,那么所得的线段长度就无法用有理数来表示。这 个发现动摇了当时数学界的基础,引发了第一次数学危机。
第二次数学危机
第二次数学危机发生在19世纪末期。这次危机源于康托尔的集合论,由于集 合论的某些基本概念含混不清,引发了数学界的恐慌。这场危机的根本原因是, 当时数学家们并未对集合论进行严格的公理化。为了解决这次危机,数学家们对 集合论进行了深入
研究,最终由策梅洛提出了公理化集合论,平息了这次危机。
发展。而在第三次数学危机时期,人们对数学的认知发生了根本性的改变, 使数学进入了一个全新的发展阶段。
总结
三次数学危机的产生与解决,是人类文明发展的重要组成部分。这些危机不 仅推动了数学的快速发展,而且也启示人们要不断深入思考和探索数学的内涵和 基础。通过了解三次数学危机的历史背景、原因、后果及解决措施,我们可以更 好地理解数学的
数学史上的三次危机
数学史上的三次危机张清利第一次数学危机在古代的数学家看来与有理数对应的点充满了数轴,现在尚未深入了解数轴性质的人也会这样认为。
因此,当发现在数轴上存在不与任何有理数对应的一些点时,在人们的心理上引起了极大震惊,这个发现是早期希腊人的重大成就之一。
它是在公元前5世纪或6世纪的某一时期由毕达哥拉斯学派的成员首先获得的。
这是数学史上的一个里程碑。
毕达哥拉斯学派发现单位正方形的边与对角线不可公度,即对角线的长不能表为q p /的形式,也就是说不存在作为公共度量单位的线段。
后来,又发现数轴上还存在许多点也不对应于任何有理数。
因此,必须发明一些新的数,使之与这样的点对应,因为这些数不能是有理数,所以把它们称为无理数。
例如, ,22,8,6,2等都是无理数。
无理数的发现推翻了早期希腊人坚持的另一信念:给定任何两个线段,必定能找到第三线段,也许很短,使得给定的线段都是这个线段的整数倍。
事实上,即使现代人也会这样认为,如果他还不知道情况并非如此的话。
第一次数学危机表明,当时希腊的数学已经发展到这样的阶段:1. 数学已由经验科学变为演绎科学;2. 把证明引入了数学;3. 演绎的思考首先出现在几何中,而不是在代数中,使几何具有更加重要的地位。
这种状态一直保持到笛卡儿解析几何的诞生。
中国、埃及、巴比伦、印度等国的数学没有经历这样的危机,因而一直停留在实验科学。
即算术阶段。
希腊则走上了完全不同的道路,形成了欧几里得的《几何原本》与亚里士多得的逻辑体系, 而成为现代科学的始祖。
在当时的所有民族中为什么只有希腊人认为几何事实必须通过合乎逻辑的论证而不能通过实验来建立?这个原因被称为希腊的奥秘。
总之,第一次数学危机是人类文明史上的重大事件。
无理数与不可公度量的发现在毕达哥拉斯学派内部引起了极大的震动。
首先,这是对毕达哥拉斯哲学思想的核心,即“万物皆依赖于整数”的致命一击;既然像2这样的无理数不能写成两个整数之比,那么,它究竟怎样依赖于整数呢?其次,这与通常的直觉相矛盾,因为人们在直觉上总认为任何两个线段都是可以公度的。
史上数学三大危机简介
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------史上数学三大危机简介数学三大危机数学三大危机简述:第一,希帕索斯(Hippasu,米太旁登地方人,公元前 5 世纪)发现了一个腰为 1 的等腰直角三角形的斜边(即根号 2)永远无法用最简整数比(不可公度比)来表示,从而发现了第一个无理数,推翻了毕达哥拉斯的著名理论。
相传当时毕达哥拉斯派的人正在海上,但就因为这一发现而把希帕索斯抛入大海;第二,微积分的合理性遭到严重质疑,险些要把整个微积分理论推翻;第三,罗素悖论:S 由一切不是自身元素的集合所组成,那 S 包含 S 吗?用通俗一点的话来说,小明有一天说:我正在撒谎!问小明到底撒谎还是说实话。
罗素悖论的可怕在于,它不像最大序数悖论或最大基数悖论那样涉及集合高深知识,它很简单,却可以轻松摧毁集合理论!第一次数学危机毕达哥拉斯是公元前五世纪古希腊的著名数学家与哲学家。
他曾创立了一个合政治、学术、宗教三位一体的神秘主义派别:毕达哥拉斯学派。
由毕达哥拉斯提出的著名命题万物皆数是该学派的哲学基石。
毕达哥拉斯学派所说的数仅指整数。
而一切数均可表成整数或整数之比则是这一学派的数学信仰。
1 / 6然而,具有戏剧性的是由毕达哥拉斯建立的毕达哥拉斯定理却成了毕达哥拉斯学派数学信仰的掘墓人。
毕达哥拉斯定理提出后,其学派中的一个成员希帕索斯考虑了一个问题:边长为 1 的正方形其对角线长度是多少呢?他发现这一长度既不能用整数,也不能用分数表示,而只能用一个新数来表示。
希帕索斯的发现导致了数学史上第一个无理数的诞生。
小小的出现,却在当时的数学界掀起了一场巨大风暴。
它直接动摇了毕达哥拉斯学派的数学信仰,使毕达哥拉斯学派为之大为恐慌。
实际上,这一伟大发现不但是对毕达哥拉斯学派的致命打击,对于当时所有古希腊人的观念这都是一个极大的冲击。
数学史上的三次危机3篇
数学史上的三次危机第一次危机:希腊数学危机希腊数学家们是数学历史上的伟大人物,他们创造了许多数学概念和理论,如欧几里得几何、三角学、锥曲线等。
但在公元前4世纪到公元前3世纪的时期,希腊数学发生了危机。
这一时期的希腊数学家纷纷开始关注无穷大和无穷小的概念。
然而,这些概念并不符合当时的逻辑和数学标准,他们甚至不能用现代的数学符号来表示。
因此,这些数学家的理论并没有得到广泛的认可和接受。
在这一时期,希腊数学的道路出现了两条分支。
一条是传统的代数学派,他们注重整数、有理数和分数的研究;另一条是几何学派,他们将一切几何测量归纳为单个不可减少的点。
两个学派的意见相左,争论不断,导致了希腊数学的危机。
这一时期的数学发展为数学的发展带来了许多思考,但也让希腊数学陷入了停滞和分化的境地。
第二次危机:19世纪末的非欧几何危机19世纪末期,非欧几何成为了当时的热门话题。
在欧几里得几何中,平行公设是一项基本性质,两条不重合的直线在平面上永远不会相交。
然而,非欧几何学派质疑这一性质,提出了一种名为反射性的新性质,也就是说,两条不重合的直线在特定的情况下是可以相交的。
这种观点的提出,引起了数学界的强烈反响和激烈争议。
欧几里得几何是基础数学,因此许多人认为非欧几何在一定程度上是在否认这一基础。
在这种文化和学术背景下,非欧几何的认可难以达成,成为了数学史上的一次危机。
第三次危机:20世纪初的集合论危机20世纪初,集合论成为了数学的新话题。
然而,当时对于集合论的探讨往往涉及到关于无限的思考,这些思考往往与人的直觉相悖,甚至有些违反逻辑。
其中最著名的例子就是悖论:一个包含所有时空中的点的集合是否存在?如果存在,那么这个集合中是否包含它自身?如果不包含,那么就不能称其为包含所有时空中的点的集合;如果包含,那么这个集合就非常巨大,超出了我们的想象。
这个悖论意味着个体和整体的关系无法解决,出现了数学中的自我矛盾。
这一数学危机的解决需要借鉴哲学和逻辑学的工具,很多数学家因此开始关注哲学基础和逻辑体系,试图建立一个完备的集合论,以应对数学的自我矛盾和前进。
微积分(一)三次数学危机
微积分(一)三次数学危机这三次数学危机其实对东方(主要是中国和印度)影响不大,所以只能算是西方的三次数学危机。
三次数学危机对数学及其哲学产生了重大影响。
虽然他们在当时造成了一些困难,但他们从未阻碍数学的发展和应用。
但困境过去后,又给数学带来了新的活力。
从历史阶段上看,数学的三次危机分别发生在公元前5世纪、17世纪和19世纪末,都是发生在西方文化大发展的时期,因此,数学危机的产生,都有其一定的文化背景。
第一次危机是古希腊时代,由于不可公度的线段——无理数的发现与一些直觉的经验相抵触而引发的;第二次危机是在牛顿和莱布尼茨建立了微积分理论后,由于对无穷小量的理解未及深透而引发的;第三次危机是当罗素发现了集合论中的悖论,危及整个数学的基础而引起的。
一、第一次数学危机公元前5世纪古希腊的数学非常发达,尤其是毕达哥拉斯创立的学派。
毕达哥拉斯游历埃及和波斯,学习几何、语言和宗教,知识渊博。
后来,他定居在意大利一个叫克罗顿的海滨城市,并招收了300名弟子,被称为毕达哥拉斯学派。
毕达哥拉斯学派对几何学贡献很大,最着名的是所谓毕达哥拉斯定理(中国称勾股定理)的发现:即任何直角三角形的两直角边a、b和斜边c,都有的关系式。
据说当时曾屠牛百头欢宴庆贺。
华达哥拉斯学派研究数学,还很重视音乐,倡导一种“惟数论”的哲学观,“数”与“和谐”是他们的主要的哲学思想。
他们认为,宇的宙的本质是数的和谐。
一切事物都必须而且只能通过数学得到解释。
他们坚持的信条是:“宇宙间的一切现象都可归结为整数或整数与整数的比。
”也就是一切现象都可以用有理数来描述。
例如,他们认为“任何两条不等的线段,总有一个最大公度线段。
”其求法如下(如图 32-1):设两条线段AB>CD,在AB上用圆规从一端A起,连续截取长度为CD的线段,使截取的次数尽可能地多。
若没有剩余,则CD 就是最大公度线段。
若有剩余,则设剩余线段为EB (EB<CD),再在CD上截取次数尽可能多的EB线段,若没有剩余,则EB 就是最大公度线段,若有剩余,则设为FD (FD<EB),再在EB 上连续尽可能多地截取线段长度等于FD的线段,如此反复下去。
三大数学危机
三大数学危机数学危机是数学公理在定义上的不完全或不够严谨,导致在理性推论下,将会得到错误的结论。
例如:在无理数还没被发现之前,在毕氏定理中出现腰长为1的等腰直角三角形的斜边长度,竟是无法写成有理数的数。
这是第一次数学危机。
第二次数学危机得解决微积分引入无穷小量而产生的极值问题(飞矢不动的悖论)。
第三次数学危机则是因罗素悖论而起,罗素悖论点出了数学集合论中的缺失。
飞矢不动悖论是古希腊数学家芝诺(Zeno of Elea)提出的一系列关于运动的不可分性的哲学悖论中的一个。
人们通常把这些悖论称为芝诺悖论。
芝诺提出,由于箭在其飞行过程中的任何瞬间都有一个暂时的位置,所以它在这个位置上和不动没有什么区别。
中国古代的名家惠施也提出过,“飞鸟之景,未尝动也”的类似说法。
芝诺问他的学生:“一支射出的箭是动的还是不动的?”“那还用说,当然是动的。
”“确实是这样,在每个人的眼里它都是动的。
可是,这支箭在每一个瞬间里都有它的位置吗?”“有的,老师。
”“在这一瞬间里,它占据的空间和它的体积一样吗?”“有确定的位置,又占据着和自身体积一样大小的空间。
”“那么,在这一瞬间里,这支箭是动的,还是不动的?”“不动的,老师”“这一瞬间是不动的,那么其他瞬间呢?”“也是不动的,老师”“所以,射出去的箭是不动的?”罗素悖论(Russell's paradox),也称为理发师悖论,是罗素于1901年提出的悖论,一个关于类的内涵问题。
罗素悖论当时的提出,造成了第三次数学危机。
理发师悖论”悖论内容一位理发师说:“我只给不给自己刮脸的人刮脸。
”那么他是否给自己刮脸呢?如果他给的话,但按照他的话,他就不该给自己刮脸;如果他不给的话,但按照他的话,他就该给自己刮脸。
于是矛盾出现了。
罗素悖论我们通常希望:任给一个性质,满足该性质的所有类可以组成一个类。
但这样的企图将导致悖论:罗素悖论:设性质P(x)表示“”,现假设由性质P确定了一个类A——也就是说“”。
数学史上三大危机
数学史上三大危机数学的发展史中,并不是那么一帆风顺的,其中历史上曾发生过三大危机,危机的发生促使了数学本生的发展,因此我们应该辨证地看待这三大危机。
第一次危机发生在公元前580~568年之间的古希腊,数学家毕达哥拉斯(Pythagoras,约公元前580~约前500)建立了毕达哥拉斯学派。
他证明许多重要的定理,包括后来以他的名字命名的毕达哥拉斯定理(勾股定理),即直角三角形两直角边为边长的正方形的面积之和等于以斜边为边长的正方形的面积。
毕达哥拉斯将数学知识运用得纯熟之后,觉得不能只满足于用来算题解题,于是他试着从数学领域扩大到哲学,用数的观点去解释一下世界。
经过一番刻苦实践,他提出"万物皆为数"的观点:数的元素就是万物的元素,世界是由数组成的,世界上的一切没有不可以用数来表示的,数本身就是世界的秩序。
公元前500年,毕达哥拉斯学派的弟子希伯索斯(Hippasus)发现了一个惊人的事实,一个正方形的对角线与其一边的长度是不可公度的(若正方形的边长为1,则对角线的长不是一个有理数),这一不可公度性与毕氏学派的"万物皆为数"(指有理数)的哲理大相径庭。
这一发现使该学派领导人惶恐,认为这将动摇他们在学术界的统治地位,于是极力封锁该真理的流传,希伯索斯被迫流亡他乡,不幸的是,在一条海船上还是遇到毕氏门徒。
被毕氏门徒残忍地投入了水中杀害。
科学史就这样拉开了序幕,却是一场悲剧。
希伯索斯的发现,第一次向人们揭示了有理数系的缺陷,证明了它不能同连续的无限直线等同看待,有理数并没有布满数轴上的点,在数轴上存在着不能用有理数表示的"孔隙"。
而这种"孔隙"经后人证明简直多得"不可胜数"。
于是,古希腊人把有理数视为连续衔接的那种算术连续统的设想彻底地破灭了。
不可公度量的发现连同芝诺悖论一同被称为数学史上的第一次数学危机,对以后2000多年数学的发展产生了深远的影响,促使人们从依靠直觉、经验而转向依靠证明,推动了公理几何学和逻辑学的发展,并且孕育了微积分思想萌芽。
数学三大危机简介
数学三大危机简介数学三大危机,涉及无理数、微积分和集合等数学概念。
今天小编在这给大家整理了数学三大危机资料,接下来随着小编一起来看看吧!数学三大危机第一次数学危机毕达哥拉斯是公元前五世纪古希腊的著名数学家与哲学家。
他曾创立了一个合政治、学术、宗教三位一体的神秘主义派别:毕达哥拉斯学派。
由毕达哥拉斯提出的著名命题“万物皆数”是该学派的哲学基石。
毕达哥拉斯学派所说的数仅指整数。
而“一切数均可表示成整数或整数之比”则是这一学派的数学信仰。
然而,具有戏剧性的是由毕达哥拉斯建立的毕达哥拉斯定理却成了毕达哥拉斯学派数学信仰的“掘墓人”。
毕达哥拉斯定理提出后,其学派中的一个成员希帕索斯考虑了一个问题:边长为1的正方形其对角线长度是多少呢?他发现这一长度既不能用整数,也不能用分数表示,而只能用一个新数来表示。
希帕索斯的发现导致了数学史上第一个无理数根号2的诞生。
小小根号2的出现,却在当时的数学界掀起了一场巨大风暴。
它直接动摇了毕达哥拉斯学派的数学信仰,使毕达哥拉斯学派为之大为恐慌。
实际上,这一伟大发现不但是对毕达哥拉斯学派的致命打击,对于当时所有古希腊人的观念这都是一个极大的冲击。
这一结论的悖论性表现在它与常识的冲突上:任何量,在任何精确度的范围内都可以表示成有理数。
这不但在希腊当时是人们普遍接受的信仰,就是在今天,测量技术已经高度发展时,这个断言也毫无例外是正确的!可是为我们的经验所确信的,完全符合常识的论断居然被小小的根号2的存在而推翻了!这应该是多么违反常识,多么荒谬的事!它简直把以前所知道的事情根本推翻了。
更糟糕的是,面对这一荒谬人们竟然毫无办法。
这就在当时直接导致了人们认识上的危机,从而导致了西方数学史上一场大的风波,史称“第一次数学危机”。
第二次数学危机出现第二次数学危机导源于微积分工具的使用。
伴随着人们科学理论与实践认识的提高,十七世纪几乎在同一时期,微积分这一锐利无比的数学工具为牛顿、莱布尼兹共同发现。
数学概览课程 第三章 数学发展史中的三次数学危机
所以,建立数学分析(或者说微积分)基础的“逻辑顺序” 是:实数理论—极限理论—微积分。而“历史顺序”则正好相反 。实数理论是学习数学分析的难点,诸如区间套定理,有限复盖 定理等,在数学学院,通常也只有数学专业才比较彻底地讲授。
“ ”语言。
•24
“ ”语言的成功,表现在:这一语言给出极限的准确描述
,消除了历史上各种模糊的用语,诸如“最终比”、“无限地趋近 于”,等等。
这样一来,分析中的所有基本概念都可以通过实数和它们的基 本运算和关系精确地表述出来。
总之,第二次数学危机的核心是微积分的基础不稳固。柯西 的贡献在于,将微积分建立在极限论的基础。
这些例子使数学家们越来越明白,在为分析建立一个完善的 基础方面,还需要再深挖一步:即需要理解实数系的更深刻的性 质。
② 魏尔斯特拉斯的贡献
德国数学家魏尔斯特拉斯(Karl Weierstrass,1815— 1897)的努力,终于使分析学从完全依靠运动学、直观理解和 几何概念中解放出来。他的成功产生了深远的影响,主要表现 在两方面,一方面是建立了实数系,另一方面是创造了精确的
4)极限的“ ”定义及“贝克莱悖论” 的消除 ① 极限的“ ”定义
定义:设函数 f (x)在 x1的附近都有定义,如果有一个确定的
实数 a, 0 (无论多么小的正数 )。都 0(都能找 到一个正数 ,依赖于 ),
使当0 | x x1 | 时(满足不等式 | x x1 | Βιβλιοθήκη 的所有t 01 2
g (t )
然后再求极限得
gt0 0 gt0
上述过程所得结论与牛顿原先的结论是一样的,但每一步都有
数学的三次危机
数学的三次危机在数学史上,贯穿着矛盾的斗争与解决。
当矛盾激化到涉及整个数学的基础时,就会产生数学危机。
而危机的解决,往往能给数学带来新的内容、新的进展,甚至引起革命性的变革。
数学的进展就经历过三次关于基础理论的危机。
一、第一次数学危机从某种意义上来讲,现代意义下的数学,也确实是作为演绎系统的纯粹数学,来源予古希腊毕达哥拉斯学派。
它是一个唯心主义学派,兴盛的时期为公元前500年左右。
他们认为,“万物皆数”(指整数),数学的知识是可靠的、准确的,而且能够应用于现实的世界,数学的知识由于纯粹的思维而获得,不需要观看、直觉和日常体会。
整数是在关于对象的有限整合进行运算的过程中产生的抽象概念。
日常生活中,不仅要运算单个的对象,还要度量各种量,例如长度、重量和时刻。
为了满足这些简单的度量需要,就要用到分数。
因此,假如定义有理数为两个整数的商,那么由于有理数系包括所有的整数和分数,因此关于进行实际量度是足够的。
有理数有一种简单的几何说明。
在一条水平直线上,标出一段线段作为单位长,假如令它的定端点和右端点分别表示数0和1,则可用这条直线上的间隔为单位长的点的集合来表示整数,正整数在0的右边,负整数在0的左边。
以q为分母的分数,能够用每一单位间隔分为q等分的点表示。
因此,每一个有理数都对应着直线上的一个点。
古代数学家认为,如此能把直线上所有的点用完。
然而,毕氏学派大约在公元前400年发觉:直线上存在不对应任何有理数的点。
专门是,他们证明了:这条直线上存在点p不对应于有理数,那个地点距离op等于边长为单位长的正方形的对角线。
因此就必须发明新的数对应如此的点,同时因为这些数不可能是有理数,只好称它们为无理数。
无理数的发觉,是毕氏学派的最伟大成就之一,也是数学史上的重要里程碑。
无理数的发觉,引起了第一次数学危机。
第一,关于全部依靠整数的毕氏哲学,这是一次致命的打击。
其次,无理数看来与常识看起来相矛盾。
在几何上的对应情形同样也是令人惊奇的,因为与直观相反,存在不可通约的线段,即没有公共的量度单位的线段。
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三、第三次数学危机
数学基础的第三次危机是由1897年的突然冲击而出现的,从整体上看到现在还没有解决到令人满意的程度。
这次危机是由于在康托的一般集合理论的边缘发现悖论造成的。
由于集合概念已经渗透到众多的数学分支,并且实际上集合论已经成了数学的基础,因此集合论中悖论的发现自然地引起了对数学的整个基本结构的有效性的怀疑。
1897年,福尔蒂揭示了集合论的第一个悖论;两年后,康托发现了很相似的悖论,它们涉及到集合论中的结果。
1902年,罗素发现了一个悖论,它除了涉及集合概念本身外不涉及别的概念。
罗素,英国人,哲学家、逻辑学家、数学家。
1902年著述《数学原理》,继而与怀德海合著《数学原理》(1910年~1913年),把数学归纳为一个公理体系,是划时代的著作之一。
他在很多领域都有大量著作,并于1950年获得诺贝尔文学奖。
他关心社会现象,参加和平运动,开办学校。
1968~1969年出版了他的自传。
罗素悖论曾被以多种形式通俗化,其中最著名的是罗索于1919年给出的,它讲的是某村理发师的困境。
理发师宣布了这样一条原则:他只给不自己刮胡子的人刮胡子。
当人们试图答复下列疑问时,就认识到了这种情况的悖论性质:“理发师是否可以给自己刮胡子?”如果他给自己刮胡子,那么他就不符合他的原则;如果他不给自己刮胡子,那么他按原则就该为自己刮胡子。
罗素悖论使整个数学大厦动摇了,无怪乎弗雷格在收到罗素的信之后,在他刚要出版的《算术的基本法则》第2卷本末尾写道:“一位科学家不会碰到比这更难堪的事情了,即在工作完成之时,它的基础垮掉了。
当本书等待付印的时候,罗素先生的一封信把我就置于这种境地”。
狄德金原来打算把《连续性及无理数》第3版付印,这时也把稿件抽了回来。
发现拓扑学中“不动点原理”的布劳恩也认为自己过去做的工作都是“废话”,声称要放弃不动点原理。
自从在康托的集合论和发现上述矛盾之后,还产生了许多附加的悖论。
集合论的现代悖论与逻辑的几个古代悖论有关系。
例如公元前四世纪的欧伯利得悖论:“我现在正在做的这个陈述是假的”。
如果这个陈述是真的,则它是假的;然而,如果这个陈述是假的,则它又是真的了。
于是,这个陈述既不能是真的,又不能是假的,怎么也逃避不了矛盾。
更早的还有埃皮门尼德(公元前6世纪,克利特人)悖论:“克利特人总是说谎的人”。
只要简单分析一下,就能看出这句话也是自相矛盾的。
集合论中悖论的存在,明确地表示某些地方出了毛病。
自从发现它们之后,人们发表了大量关于这个课题的文章,并且为解决它们作过大量的尝试。
就数学而论,看来有一条容易的出路:人们只要把集合论建立在公理化的基础上,加以充分限制以排除所知道的矛盾。
第一次这样的尝试是策梅罗于1908年做出的,以后还有多人进行了加工。
但是,此程序曾受到批评,因为它只是避开了某些悖论,而未能说明这些悖论;此外,它不能保证将来不出现别种悖论。
另一种程序既能解释又能排除已知悖论。
如果仔细地检查就会发现:上面的每一个悖论都涉及一个集合S和S的一个成员M(既M是靠S定义的)。
这样的一个定义被称作是“非断言的”,而非断言的定义在某种意义上是循环的。
例如,考虑罗素的理发师悖论:用M标志理发师,用S标示所有成员的集合,则M被非断言地定义为“S的给并且只给不自己刮胡子人中刮胡子的那个成员”。
此定义的循环的性质是显然的——理发师的定义涉及所有的成员,并且理发师本身就是这里的成员。
因此,不允许有非断言的定义便可能是一种解决集合论的己知悖论的办法。
然而,对这种解决办法,有一个严重的责难,即包括非断言定义的那几部分数学是数学家很不愿丢弃的,例如定理“每一个具有上界的实数非空集合有最小上界(上确界)”。
解决集合论的悖论的其它尝试,是从逻辑上去找问题的症结,这带来了逻辑基础的全面研究。
从1900年到1930年左右,数学的危机使许多数学家卷入一场大辩论当中。
他们看到这次危机涉及到数学的根本,因此必须对数学的哲学基础加以严密的考察。
在这场大辩论中,原来不明显的意见分歧扩展成为学派的争论。
以罗素为代表的逻缉主义、以布劳威为代表的直觉主义、以希尔伯特为代表的形式主义三大数学哲学学派应运而生。
它们都是唯心主义学派,它们都提出了各自的处理一般集合论中的悖论的办法。
他们在争论中尽管言语尖刻,好象势不两立,其实各自的观点都吸收了对方的看法而又有很多变化。
1931年,哥德尔不完全性定理的证明暴露了各派的弱点,哲学的争论黯淡了下来。
此后,各派力量沿着自己的道路发展演化。
尽管争论的问题远未解决,但大部分数学家并不大关心哲学问题。
直到近年,数学哲学问题才又激起人们的兴趣。
承认无穷集合、承认无穷基数,就好象一切灾难都出来了,这就是第三次数学危机的实质。
尽管悖论可以消除,矛盾可以解决,然而数学的确定性却在一步一步地丧失。
现代公理集合论中一大堆公理,简直难说孰真孰假,可是又不能把它们都消除掉,它们跟整个数学是血肉相连的。
所以,第三次数学危机表面上解决了,实质上更深刻地以其它形式延续着。
数学中的矛盾既然是固有的,它的激烈冲突——危机就不可避免。
危机的解决给数学带来了许多新认识、新内容,有时也带来了革命性的变化。
把20世纪的数学同以前全部数学相比,内容要丰富得多,认识要深入得多。
在集合论的基础上,诞生了抽象代数学、拓扑学、泛函分析与测度论,数理逻辑也兴旺发达成为数学有机体的一部分。
古代的代数几何、微分几何、复分析现在已经推广到高维。
代数数论的面貌也多次改变,变得越来越优美、完整。
一系列经典问题完满地得到解决,同时又产生更多的新问题。
特别是二次大战之后,新成果层出不穷,从来间断。
数学呈现无比兴旺发达的景象,而这正是人们同数学中的矛盾、危机斗争的产物。