数学的贝克莱悖论如何解决的

时间:2023-05-10 22:09:22
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贝克莱悖论指的是在实数集里,存在一些无法用有限项来表示的数,被称为超实数。这些数无法用常规的方式进行计算和运用,因此与整个数学理论产生了矛盾。

为了解决这个悖论,数学家们引入了超限数和ZFC公理系统,通过对数学的严格定义和限制,消除了超实数的矛盾。

具体来说,超限数是一个非常规的概念,它的产生和性质都需要按照一定的规则进行限制和推导,以保证数学理论的完整和统一性。

而ZFC公理系统则是在数学中使用的一种公理体系,它主要依靠公理的严格定义和推导,确保数学中出现的所有概念和结论都是合法的。通过这些方法,数学家们成功地解决了贝克莱悖论,建立了一套完整的数学理论体系。

笼统地说,贝克莱悖论可以表述为“无穷小量究竟是否为0”的问题:就无穷小量在当时实际应用而言,它必须既是0,又不是0。但从形式逻辑而言,这无疑是一个矛盾。在微积分当中,无穷小量是在讨论数列、函数的极限、导数等最为基础的概念必不可少的概念。为了避免或者消解悖论,无穷小量并不是一个确定的数值,而是一串无限运算而趋近的量。它永远不可能等于零,但却无限趋向于零。简单来说,就是无穷小的极限就是零。这是贝克莱悖论的由来:1734年,大主教乔治•贝克莱(George Berkeley) “渺小的哲学家”之名出版了一本标题很长的书《分析学家;或一篇致一位不信神数学家的论文,其中审查一下近代分析学的对象、原则及论断是不是比宗教的神秘、信仰的要点有更清晰的表达,或更明显的推理》。在这本书中,贝克莱对牛顿的理论进行了攻击。例如他指责牛顿,为计算比如说x2的导数,先将x取一个不为0的增量Δx,由(x + Δx)2 − x2 ,得到2xΔx + (Δx2) ,后再被Δx除,得到2x + Δx,最后突然令Δx = 0 ,求得导数为2x 。这是“依靠双重错误得到了不科学却正确的结果”。因为无穷小量在牛顿的理论中一会儿说是零,一会儿又说不是零。因此,贝克莱嘲笑无穷小量是“已死量的幽灵”。贝克莱的攻击虽说出自维护神学的目的,但却真正抓住了牛顿理论中的缺陷,是切中要害的。数学史上把贝克莱的问题称之为“贝克莱悖论”。

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