數(shù)學(xué)上的兩個(gè)低級(jí)錯(cuò)誤
我的數(shù)學(xué)功底不好,看到這樣論點(diǎn),覺(jué)得很新奇,似乎也有道理。但是又不知道像他的這樣的論點(diǎn)和證明,能否站得住腳?非常希望聽(tīng)聽(tīng)大家的說(shuō)法。誰(shuí)有性趣,說(shuō)上幾句吧!〔韓注〕
時(shí)間和空間有抽象的和實(shí)際的。抽象的時(shí)空可以看成是絕對(duì)對(duì)空或數(shù)學(xué)的時(shí)空,實(shí)際的時(shí)空則是相對(duì)時(shí)空或物理學(xué)的時(shí)空,所以有必要弄清數(shù)學(xué)與物理學(xué)根本區(qū)別。
當(dāng)今在數(shù)學(xué)上也存在很多低級(jí)錯(cuò)誤,只是人們視而不見(jiàn)罷了。例如,人們認(rèn)為線是由點(diǎn)組成的就是一例。點(diǎn)組成線不過(guò)是一種直覺(jué),經(jīng)不得推敲。
第一,點(diǎn)是沒(méi)有大小的,線是有大小的。有大小和無(wú)大小有本質(zhì)的不同,有和無(wú)是不可調(diào)和的。多少個(gè)沒(méi)有大小的點(diǎn)之和仍然是沒(méi)有大小的。點(diǎn)組成線的實(shí)質(zhì)是無(wú)中生有。無(wú)中生有是違背常識(shí)的和不可能的。
第二,古人說(shuō):一尺之錘,日取其半,萬(wàn)世不竭。這就是說(shuō)線無(wú)論怎么樣分割,也是更短的線,永遠(yuǎn)也分不出一個(gè)不能再分的點(diǎn)來(lái)。這也就充分說(shuō)明,線不是由點(diǎn)組成的。
人們認(rèn)為數(shù)軸上的點(diǎn)無(wú)限密,數(shù)軸就變成了直線。這是錯(cuò)的,無(wú)論數(shù)軸上的點(diǎn)怎樣密,總可在它們之間插入無(wú)數(shù)個(gè)新點(diǎn),證明如下:
設(shè)數(shù)軸上A、B兩點(diǎn)與原點(diǎn)的距離也是A和B。那么在A、B之間就可以插入無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)(A+B)/n,這里n是大于1的自然數(shù)。因此,點(diǎn)總是不連續(xù)的,點(diǎn)不能組成線。在數(shù)軸上點(diǎn)和數(shù)的意義是相同的,既然點(diǎn)總是不連續(xù)的,數(shù)軸上的數(shù)也是不連續(xù)的。因此,點(diǎn)組成線和數(shù)軸上的數(shù)是連續(xù)的,這是當(dāng)今數(shù)學(xué)上的兩個(gè)低級(jí)錯(cuò)誤。
線不是由點(diǎn)組成的,那么線是由什么組成的呢?線是由線元組成的。線元不是點(diǎn)而是無(wú)窮小的線段。數(shù)軸上除了有點(diǎn)以外,還有線元。其實(shí),函數(shù)中的極限、微分和連續(xù)的概念中的無(wú)窮小都可以看成是線元。
有人會(huì)這樣反駁說(shuō):點(diǎn)運(yùn)動(dòng)不是成線么?
不對(duì)!點(diǎn)是沒(méi)有大小的,物質(zhì)是有大小的。所以點(diǎn)不是物質(zhì),也沒(méi)有質(zhì)量和慣性。從哲學(xué)上我們知道,沒(méi)有無(wú)運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)也沒(méi)有無(wú)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。因此,點(diǎn)是人們的一種抽象,一種虛構(gòu),點(diǎn)實(shí)際上并不存在。當(dāng)然也就不能運(yùn)動(dòng)。點(diǎn)運(yùn)動(dòng)成線,這里人們是用線元代替了點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)的是線元而不是點(diǎn)。
歷史上 “飛矢不動(dòng)”的 芝諾悖論就是混淆了點(diǎn)和線元的區(qū)別。在芝諾看來(lái),由于飛箭在其飛行的每個(gè)瞬間都有一個(gè)瞬時(shí)的位置,它在這個(gè)位置上和不動(dòng)沒(méi)有什么區(qū)別。
在這里,飛矢不能看成一個(gè)點(diǎn),而是一個(gè)線段或一個(gè)線元。盡管線元是一個(gè)無(wú)窮小,但每一個(gè)無(wú)窮小任何時(shí)候都占有無(wú)數(shù)個(gè)位置。于是,飛箭在其飛行的每個(gè)瞬間都不是占有一個(gè)位置,而是占有無(wú)數(shù)個(gè)位置,其中還有新的位置。也就是說(shuō),飛箭始終在動(dòng)。芝諾悖論就這樣輕而易舉地破解了。
象點(diǎn)是人們的一種抽象,一種虛構(gòu),實(shí)際上并不存在的一樣,沒(méi)有粗細(xì)的線和沒(méi)有厚薄的面實(shí)際上也是不存在的。
因此,點(diǎn)線面在數(shù)學(xué)上是存在的,但是,線不是由點(diǎn)組成的,面不是由線組成的,體不是由面組成的。線、面、體分別由無(wú)窮小的線元、面元和體元組成。在物理學(xué)只存在有大小的“點(diǎn)”(線元)有粗細(xì)的線和有厚薄的面。線元、面元和體元分別是一維、二維和三維的,嚴(yán)格地說(shuō),現(xiàn)實(shí)世界中只存在體元,線元和面元都是不存在的。
一般而言,在數(shù)學(xué)上具體和抽象的東西都存在,在物理學(xué)上只存在具體的東西而不存在抽象的東西。這就是數(shù)學(xué)與物理學(xué)根本區(qū)別。必須注意,不是說(shuō)物理學(xué)不可以抽象,只是說(shuō)抽象的東西在物理學(xué)上并不存在。因?yàn)槲锢韺W(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué),抽象的東西是無(wú)法用試驗(yàn)的方法加以檢驗(yàn)的。
在物理學(xué)上只存相對(duì)時(shí)空,不存在絕對(duì)時(shí)空。由此看來(lái),牛頓的絕對(duì)時(shí)空雖然是不存在的,但作為一種物理學(xué)抽象也是無(wú)可指責(zé)的,歷史上馬赫對(duì)牛頓的絕對(duì)時(shí)空的批判就沒(méi)有任何道理。 |