您当前的位置:首页 > 发表论文>论文发表

集合论的研究论文

2023-03-08 14:17 来源:学术参考网 作者:未知

集合论的研究论文

  康托尔是德国一名伟大的数学家,康托尔创立了集合论。下面是我带来的关于康托尔的集合论论文的内容,欢迎阅读参考!

  康托尔的集合论论文篇1:《基于集合论思想的人性》
  摘要:作为人类,我们有必要去了解自己,这样才能更加地进步。人性是从根本上决定并解释着人类行为的那些人类天性。本文利用集合论的思想对此进行了一些讨论。

  关键词:人性;理性;社会性;自然性;集合论思想

  一、引言

  在长期以来的生活中,人类的大脑会在无意识的作用下储存某些事物的信息,由于并没有通过大脑严谨的思考,所以这些信息大部分是外在的,只是事物表面的一些形态特征而已。这些信息并非零散的分布,之间没有联系。而是之间存在着一定的关联,虽然结构不严谨,可能其中会有错误。但是有时候却可以起到一定的作用。但是我们不能仅依靠这样的意识形态,因为我们有自我意识,需要不断完善,不断进步。依靠这样的意识是不可能看到事物的本质的。

  有时候你问某个人为什么,他可能会答道:“凭直觉”。我并不否认直觉所带来的“便利”,但这种“便利”是给自己不去思考事物本质的借口。直觉也是一种意识形态,但是这种意识是在潜意识之下的,这样意识的形成也是要通过长时间的作用。大脑可以自己不断地调整,不断地完善,但是这个过程相当缓慢。要进步可不能依靠这样的思想。

  现在我想说的是,我们必须减少对这些意识的依赖。因为这些意识都不是通过严谨的思考之后得到的产物,所以用这样的意识去做出一些反应是很容易出错的。这也会阻碍我们对真实世界的探索。我们应该挖掘出这样的意识,分析其中的思想结构,将不好的思想去掉,并且把有缺陷的思想不断加强和完善。这样一来,我们就会更加理性。人就具有这样的性质——理性。因此人类才能进步,文明才能发展。

  二、理论分析

  假设A={a1,a2,…,an},B={b1,b2,…,bm}。若A?奂B,则说明A中的n个元素均可以在B中找到,且m>n。反之,说明中的个元素均可以在A中找到,且n>m。若A=B,则说明中的所有元素与B中的所有元素相同,且n=m。如果某一个元素可以在集合A中找到,那么记作a∈A。

  结合以上思想,对人与动物进行分析,动物={青蛙,鱼,狗,猫,人,……},可以看出人是属于动物的,即人动物。并且将这样的集合叫做普通集合,以区分下面所叙述的性质集合。既然青蛙,鱼,狗,猫,人等都属于动物,那么也就是说它们具有共同的性质,比如:没有细胞壁,必须利用现成的有机物获得能量,无叶绿体,能自由移动等。但是人除了这些共同性质之外,还有其他的性质。也就是说,从性质集合上看,动物的性质集合包含于人的性质集合中的。即动物的所有性质,人类均有。我们将性质集合中的元素命名为“属差”,而将普通集合命名为“种”,普通集合中的元素命名为“属”。

  如果B的性质集合包含于A的性质集合,那么A和B就具有相同的属差,并且B的所有属差均是A中的属差。属差越多,则性质集合的表述范围就越小,即越受限制。那么B显然比A的表述范围大。说明B可以述说A,即A是B,其中A就是主词,而B就是宾词,则B的所有属差是A的属差。

  那么按照上面所说,动物可以表述人,即人是动物。“人”的属差比“动物”的要多,也就是限制的条件要多一些。

  有些存在于主体中的事物,其定义是不能用来表述一个主体的。例如:对于白人来说,“白”就依存于身体这个主体,并被用来表述身体这个主体,也就是说身体可以被说成是白的,但是要注意,“白”的定义却不能被用来表述身体。

  属和种的属差都可适用于第一实体,种的属差适用于属,所以属和种决定了实体的性质。例如:“人”和“动物”的属差都可适用于个别的人,可以说人是动物,个别的人是人,个别的人是动物。也可以这样想:对“动物”的定义肯定也适用于对“人”的定义,因为“人”是属于“动物”的。所谓的“第一实体”,比如“个别的人”、“个别的老虎”等,是真实存在的个体,并不依存于其他个体。[1]

  属差的定义也能适用于属和个体,并且还可以用来表述属和个体。例如:“有脚的”、“有手的”的定义也可以适用于“人”和个别的人。并且还可以说“人”和个别的人是“有手的”。既然属差的定义可以适用于个体,那么属差也就可以决定了个体的性质。而且这些性质都可以用属差表述其个体。

  分析到这里,我们应该感觉到有点思路了。也就是我们现在要找到这样的属差,然后根据这些属差的定义来表述个体。

  但是还有一个前提,那就是个别的人是不是实体呢?因为刚才我们得到一个结论:属和种决定了实体的性质。也就是这些分析都是以实体作为前提的。所以我们要知道个别的人是不是实体。其实我们从实体最原始,最根本的定义出发,个别的人的确属于实体,因为是真实存在的,并且不依存于其他主体。

  三、结果分析

  1.人具有理性:有一篇关于鱼“自杀”的报道。我就在想鱼如何“自杀”的呢?自杀就说明鱼有自我意识,能够自己选择死亡。但科学上表明自然界(这里并不指整个宇宙)中除人类外,其他动物都只有直接意识,而没有自我意识。难道科学不客观?其实并非这样,只不过是媒体的故意渲染而已。鱼只是因为环境的改变而做出本能的反应,这样的本能就是直接意识,鱼并没有思考这样做会不会导致死亡,只是出于本能。那么人与其他动物相比,不同之处就在于人有理性。

  比如一只老虎饿了,看到食物就会扑上去吃。但是人饿了却不会看到食物就扑上去,而要想想这能不能吃。这就是与其他动物的不同之处。也就是说“理性”是“人”的一个属差。

  2.人具有社会性:人处在社会之中,与其他个体之间进行沟通,交流信息。进行物质的分享、分割和交换。社会是互动的,不可能是个别的个体所支撑。也就说明我们身处社会,只有聚集起来才能共同完成分享、分割和交换。有人说自己很孤独,其实这并不是真正的孤独,也不可能存在真正的孤独。因为人不可能摆脱社会性而存在。可能有人会对刚才我说的“不会有真正的孤独”有意见,他们会说:“既然没有孤独,那么创造这个词不就没意义吗?”孤独只不过是人们的感受,感受并不能反应事物的真实规律。所以我在之前也说过,我们必须放弃一些错误的思想。这样才不会被感觉和表面现象所蒙蔽。

  在人类社会这个庞大的群体性活动中,无论是什么简单的活动,都不可避免要与其他个体进行信息传达。这样人类才能发展和繁衍下去。这样说来,动物也应当存在社会性。这显然是肯定的。一些动物也是具有这样的性质的,例如:蚂蚁,蜜蜂等。可见“社会性”也是“人”的一个属差。

  3.人具有自然性:人类是自然界中的一员,就不可能不具有自然性。人类的组织结构、生理结构和自然界交往过程所产生的一些基本特征都表现出人的自然性。人类不可能脱离自然性而独立存在。而其他生物也一样具有这样的性质。所以“自然性”也是“人”的一个属差。

  四、结束语

  我们作为人类,有必要去了解自己,这样才能更加地进步。通过集合论的思想来分析人性,是本文的亮点。除了三个性质外,还存在着其他的性质。在这里由于自己的智慧有限,没有给出更多的性质,但是本文重点是在于提供一个可行的分析 方法 。通过数学的逻辑,会使得分析变得更加严谨和系统化。这是本文做出的大胆尝试。

  参考文献:

  [1]亚里士多德.亚里士多德全集(第一卷)[M].苗力田,译.北京:中国人民大学出版社,1990.
  康托尔的集合论论文篇2:《集合论与第三次数学危机》
  数学的产生和发展,始终与人类社会的生产和生活有着密不可分的联系。在新教材中,任何一个新概念的引入,都特别强调它的现实背景、数学理论发展背景或数学发展的历史背景,只有这样才能让学生感到知识发展水到渠成。所以特别希望在教学中能不时渗透数学史的相关知识,充分发挥和利用数学史的 教育 价值,使学生通过了解数学史,而更加全面更加深刻地理解数学、感悟数学。

  一、集合论的诞生

  一般认为,集合论诞生于1873年底。1873年11月29日,康托尔(G.Gsntor,1845-1918)在给戴德金(Julius Wilhelm Richard Dedekind,1831—1916)的信中提问“正整数集合与实数集合之间能否一一对应起来?”这是一个导致集合论产生的大问题。几天后,康托尔用反证法证明了此问题的否定性结果,“实数是不可数集”,并将这一结果以标题为《关于全体实代数数集合的一个性质》的论文发表在德国《克莱尔数学杂志》上,这是“关于无穷集合论的第一篇革命性论文”,在其系列论文中,他首次定义了集合、无穷集合、导集、序数、集合运算等,康托尔的这篇 文章 标志着集合论的诞生。

  二、集合论成为现代数学大厦的基础

  康托尔的集合论是数学史上最具革命性和创造性的理论,他处理了数学上最棘手的对象——无穷集合,让无数因“无穷”而困扰许久的数学家们在这种神奇的数学世界找回了自己的精神家园。它的概念和方法渗透到了代数、拓扑和分析等许多数学分支,甚至渗透到物理学等其他自然学科,为这些学科提供了奠基的方法。几乎可以说,没有集合论的观点,很难对现代数学获得一个深刻的理解。

  集合论诞生的前后20年里,经历千辛万苦,但最终获得了世界的承认,到了20世纪初,集合论已经得到数学家们的普遍赞同,大家一致认为,一切数学成果都可以建立在集合论的基础之上了,简言之,借助集合论的概念,便可以建立起整个数学大厦,就连集合论诞生之初强烈反对的著名数学家庞加莱(Jules Henri Poincaré,1854-1912)也兴高采烈地在1900年的第二次国际数学家大会上宣布:“借助集合论概念,我们可以建造整个数学大厦。今天,我们可以说绝对的严格性已经达到了。”然而,好景不长,一个震惊数学界的消息传出,集合论是有漏洞的!如果是这样,则意味着数学大厦的基础出现了漏洞,对数学界来说,这将是多么可怕啊!

  三、罗素(Bertrand Russell,1872-1970)悖论导致第三次数学危机

  1903年,英国数学家罗素在《数学原理》一书上给出一个悖论,很清楚地表现出集合论的矛盾,从而动摇了整个数学的基础,导致了数学危机的产生,史称“第三次数学危机”。

  罗素构造了一个所有不属于自身(即不包含自身作为元素)的集合R,现在问R是否属于R?如果R属于R,则R满足R的定义,因此R不属于自身,即R不属于R。另一方面,如果R不属于R,则R不满足R的定义,因此R应属于自身,即R属于R,这样,不论任何情况都存在矛盾,这就是有名的罗素悖论(也称理发师悖论)。

  罗素悖论不仅动摇了整个数学大厦的基础,也波及到了逻辑领域,德国的著名逻辑学家弗里兹在他的关于集合的基础理论完稿而即将付印时,收到了罗素关于这一悖论的信,他立刻发现,自己忙了很久得出的一系列结果却被这条悖论搅得一团糟,他只能在自己著作的末尾写道:“一个科学家所碰到的最倒霉的事,莫过于是在他的工作即将完成时却发现所干的工作的基础崩溃了。”这样,罗素悖论就影响到了一向被认为极为严谨的两门学科——数学和逻辑学。

  四、消除悖论,化解危机

  罗素悖论的存在,明确地表示集合论的某些地方是有毛病的,由于20世纪的数学是建立在集合论上的,因此,许多数学家开始致力于消除矛盾,化解危机。数学家纷纷提出自己的解决方案,希望能够通过对康托尔的集合论进行改造,通过对集合定义加以限制来排除悖论,这就需要建立新的原则。

  在20世纪初,大概有两种方法。一种是1908年由数学家策梅洛(Zermelo,Ernst Friedrich Ferdinand,1871~1953)提出的公理化集合论,把原来直观的集合概念建立在严格的公理基础上,对集合加以充分的限制以消除所知道的矛盾,从而避免悖论的出现,这就是集合论发展的第二阶段:公理化集合。

  解铃还须系铃人,在此之前,危机的制造者罗素在他的著作中提出了层次的理论以解决这个矛盾,又称分支类型化。不过这个层次理论十分复杂,而策梅洛则把这个方法加以简化,提出了“决定性公理(外延公理)、初等集合公理、分离公理组、幂集合公理、并集合公理、选择公理和无穷公理”,通过引进这七条公理限制排除了一些不适当的集合,从而消除了罗素悖论产生的条件。后来,策梅洛的公理系统又经其他人,特别是弗兰克尔(A.A.Fraenkel)和斯科伦(T.Skolem)的修正和补充,成为现代标准的“策梅洛——弗兰克尔公理系统(简称ZF系统)”,这样,数学又回到严谨和无矛盾的领域,而且更促使一门新的数学分支——《基础数学》迅速发展。

  五、危机的启示

  从康托尔集合论的提出至今,时间已经过去了一百多年,数学又发生了巨大的变化,而这一切都与康托尔的开拓性工作密不可分,也和数学家们的艰辛努力密不可分。从危机的产生到解决,我们可以看到,数学的发展跟提出问题和面对困难是离不开的,期间要经历无数的挫折和失败,但是只要坚持,终会走向成功。

  矛盾的消除,危机的化解,往往给数学带来新的内容,新的变化,甚至革命性的变革,这也反映出矛盾斗争是事物发展的历史性动力的基本原理。正如数学家克莱因(FelixChristianKlein1849-1925)在《数学——确定性丧失》中说:“与未来的数学相关的不确定性和可疑,将取代过去的确定性和自满,虽然这次悖论已经找到解释,危机也已化解,但是更多的还是未知,因为只要仔细分析,矛盾又将会被认识更为深刻的研究者发现,这种发现不应该被认为是‘危机’,而应该感到,下一个突破的机会来到了。”

  参考文献:

  1.《普通高中课程标准实验教科书——数学必修1》教师教学用,人民教育出版社

  2.胡作玄,《第三次数学危机》
  康托尔的集合论论文篇3:《模糊集合论视角下的隐喻》
  【摘 要】本文从模糊集合论的角度出发,研究隐喻解读过程中的逻辑真值问题,揭示出隐喻的模糊性是固有的,客观的,对人类认识世界以及进行文学创作具有重要作用。

  【关键词】模糊集合论;隐喻;文学创作

  模糊性是自然语言的本质特征之一,客观事物自身范畴的模糊性、人类认知的局限性以及不同的话语语境均会导致模糊语言的形成。模糊集合论从诞生伊始,便开始了与诸多学科的交叉研究,与语言学的结合使得我们在语义研究方面有了新的视角。隐喻作为一种特殊的语义现象,其解读过程显现出模糊语言的特点。隐喻的模糊性反映出人类的潜逻辑规律,是客观的,隐性的,它不仅是人类心理范畴化的结果,也是人类模糊思维的产物,所以模糊集合论为我们研究解析隐喻开辟了新的窗口[1]。

  1965年,美国控制论专家札德受语言模糊性的启发在《信息与控制》杂志上发表了论文《模糊集合》,最早提出了“模糊集合论”的概念。传统的集合论强调,任何一个集合的成员要么属于它(隶属度为1),要么不属于它(隶属度为0),只有两种真值情况[2]。但是如果对自然界中的诸多对象进行分类,我们经常会找不到能够精确判定其身份的依据。所以, 札德在论文《模糊集合》中对模糊集的定义为: 设X是由点构成的一个区间, 区间内的类属性元素用x表示, 即X ={x}。在区间X中,模糊集A由具有构成该集合元素属性的隶属函数fA(x)表示。该函数与区间[ 0, 1 ]内的任一实数相关联,此对应值表示x所具有的构成A的资格程度。如果区间内设置两个临界点, 即0 <β <α < 1, 那么我们就会获得一种三值逻辑: 如果fA(x) ≥α, 则x属于A;如果fA(x) ≤β, 则x不属于A; 如果隶属函数fA(x) 所表示的值位于α和β之间,则x具有一种相对于A的中间状态。模糊集合论之所以适用于语言研究,是因为语言范畴实际上就是某一个论域中的模糊集合。某一范畴中所有成员共有的典型属性构成此范畴的核心部分,它相当于集合的定义,这部分是明确的,清晰的;相比较而言,范畴的边缘却是模糊的,很难对其进行明确地界定,此部分相当于集合的外延,也就是构成该集合的所有元素。传统集合论实际上是二值逻辑,一个命题,即一个表达明确意义的陈述句,其真值只能是真(记作“1”),或者是假(记作“0”),没有第三种可能性。例如“汤姆是名学生”这个命题,只允许取值“1”或“0”。但是,如果我们将这个 句子 中的“学生”加个修饰词,变成“好学生”,问题就出现了。因为“好”是个模糊概念,其内涵容易辨认,外延却不明确。对于这样的命题,如果用传统的集合论就很难判断其真值。基于二值逻辑的缺陷,札德提出了“隶属度”的概念。即对于像“好”、“坏”这样的模糊概念的集合,规定其成员对该集合的隶属程度,可以取闭区间[0,1]内的任何实数值。模糊逻辑本质上是一种多值逻辑,这使得模糊集合论在研究隐喻时具有特别重要的价值。

  模糊集合论为隐喻真值的合法性提供了依据。隐喻的理解有赖于对两组不同范畴的特征的识别,如果我们要把“A is B”视为隐喻,而非字面意思,那我们就需要确定A和B的所指。句法,语义以及语境都可以帮助我们确定其含义,但是最终还是意义的解读决定对相似属性和不同属性筛选的结果 [3]。要想理解隐喻所指双方语义属性的比较过程,我们可以求助于模糊集合论的概念。通过模糊不同集合的界限,隐喻所指某一集合的属性可以部分的与其他集合的属性相结合,进而克服精确定义所带来的阻碍。从语言的表层结构来看, 隐喻的本体集合与喻体集合是不相容的。如果我们运用模糊逻辑的开放性原理, 就可以对这两个不同集合中的属性进行对比区分, 找到相互类似的属性以及不具有可比性的属性。

  以莎士比亚名句“Juliet is the sun.”(朱丽叶是太阳)为例: “太阳”是无生命语义标记的子集, “朱丽叶”是有生命语义标记的子集。由于这个隐喻指出了太阳对于人类的重要性与朱丽叶对于罗密欧的重要性之间的相似性,相关元素属性的隶属函数是一个小于1的值,使得此隐喻带有较强的启示力和暗示性。一般来讲,根据逻辑真值,可以把隐喻分为epiphor(表征性隐喻)与diaphor(暗示性隐喻)。威尔赖特( P. Wheelwright)在1962年出版的《隐喻和现实》(Metaphor and reality)中指出epiphor 的基本功能在于表达(express), 而diaphor的主要作用是暗示(suggest) [4]。隐喻所指的并置会引起语义集合的矛盾,所以有些学者把隐喻视为不合语法逻辑的实体。但是如果我们通过模糊集合论中三值逻辑来解读隐喻,我们就可以证明它的用法是正当的,合法的。根据扎德的标准, 0 <β <α < 1, 一种三值逻辑的可能性是成立的。如果我们再加入一个中间值γ,区间将变为0 <β <γ<α < 1, 这样三值逻辑就可以扩充为四值逻辑, 其真值分别为: Truth( fA (x) ≥α) 、Falsity( fA (x) ≤β) 、Diaphor (β < fA (x) <γ) 以及Epiphor (γ≤fA (x) <α) 。如果α的值趋近于1而β的值趋近于0, 并且中间区间的集合不包含任何 其它 元素, 那么这就是一个传统的二值逻辑。如果隶属函数值介于β到γ的区间,就会产生暗示性隐喻;如果隶属函数值介于γ到α的区间,就会产生表征性隐喻。隶属函数会发生变化,因为很多隐喻由于不断的重复使用,固定了所指之间的关系,暗示性隐喻也就会变成表征性隐喻,如果太过普遍,则会变成死隐喻。由此可见,模糊集合论很好的解释了隐喻解读过程中本体集合与喻体集合的冲突,使得双方在合理的范围内找到交集,而这个交集内的元素属性很可能不是唯一的,这就造成了隐喻解读的多样性与模糊性[5]。

  隐喻的本质是模糊了本体集合和喻体集合之间的界限,从而来寻找两个集合的契合点。由于模糊集合论设定了三个区间边界α、β和γ, 并且0 <β <γ <α < 1,这种四值逻辑不仅有助于消除隐喻所指不同集合之间所存在的矛盾,而且揭示出隐喻的模糊性实际是固有的,客观存在的。隐喻的模糊性主要是指其解读对语境的依赖性。无论从隐喻的编码,还是解码过程来看,不同的人,不同的时期,不同的场合,同一隐喻可以被赋予不同的含义。正是隐喻的这种模糊性开启了人类的想象空间,文学作品中好的隐喻总是余音绕梁,让人回味无穷。我们的生活离不开隐喻,而在隐喻所创造的模糊世界里,我们非但没有因为模糊而影响生活,反而借用隐喻的模糊性我们能够更好地认识世界,改造世界。

  【参考文献】

  [1]Earl R. MacCORMAC, METAPHORS AND FUZZY SET[J].Fuzzy sets and systems. 1982(7).

  [2]L.A.Zadeh.Fuzzy Set. Information and Control.1965(8).

  [3]安军.隐喻的逻辑特征[J].哲学研究,2007(2).

  [4]苏联波.隐喻的模糊化认知机制研究[J].成都大学学报(社科版),2011(5).

  [5]束定芳.论隐喻的基本类型及句法和语义特征[J].外国语,2000(1).

猜你喜欢:

1. 高中数学论文题目大全

2. 关于数学文化的论文范文

3. 数学与哲学的论文

4. 人工智能逻辑推理论文

5. 数学学术论文范文大全

6. 数学论文离散数学

数学论文 集合论的艰难发展

集合论是德国著名数学家康托尔于19世纪末创立的,同样,集合的发展与这位科学家有着密不可分的关系。

十七世纪,数学中出现了一门新的分支:微积分。在之后的一二百年中这一学科获得了飞速发展。但在过于快速的发展过程中,出现了许多问题。十九世纪初,许多迫切问题得到解决后,出现了一场重建数学基础的运动。在这场运动中,康托尔开始探讨了前人从未碰过的实数点集,这是集合论研究的开端。

1874年,康托尔一般地提出“集合”的概念,即:把若干确定的有区别的(不论是具体的或抽象的)事物合并起来,看作一个整体,就称为一个集合,其中各事物称为该集合的元素。康托尔于1873年12月7日最早提出集合论思想,后来人们把那一天定为集合论诞生日。现代的集合一般被定义为:由一个或多个确定的元素所构成的整体。

康托尔把全体自然数组成的集合简称作自然数集,用字母N来表示。在此之前的数学家认为,无限永远处在构造中,是潜在的,而不是实在,这在数学上被称为潜无限。而康托尔提出来实无限这个理论,用一个有限的字母符号去概括了一群无限的数。在当时,许多数学家在研究微积分时一直坚信潜无限这个理论,所以在集合论提出伊始,遭到许多数学家的激烈反对。在猛烈的攻击下与过度的用脑思考中,康托尔得了精神分裂症。

然而集合论前后经历二十余年,最终获得了世界公认。在1900年第二次国际数学大会上,著名数学家庞加莱就曾兴高采烈地宣布“……数学已被算术化了。今天,我们可以说绝对的严格已经达到了。”

然而这种自得的情绪并没能持续多久。1902年,罗素提出的罗素悖论打破了这种高昂的情绪。

即理发师悖论:我只给村子里不给自己理发的人理发。理发师若给自己理发,那么他属于给自己理发的人,而理发师不给这样的人理发。他若不给自己理发,就符合理发师理发的标准,就应该给自己理发。

用数学语言表达即为:构造一个不属于自身的集合R。现在问R是否属于R?如果R属于R,则R满足R的定义,因此R不应属于自身,即R不属于R;如果R不属于R,则R不满足R的定义,因此R应属于自身,即R属于R。

数学陷入了自相矛盾之中。这就是数学史上的第三次数学危机。前两次数学危机分别是:希帕苏斯发现了根号二这个无理数无法用整数比来表示,被毕达哥拉斯派的人推到了大海中;微积分的合理性遭到质疑。

1908年,策梅罗提出公理化集合论,后经改进形成无矛盾的集合论公理系统,简称ZF公理系统。简单来讲,就是把理发师从村子中的人中排除出去。这就是集合论发展的第二个阶段:公理化集合论。

与此相对应,康托尔创立的集合论被称为朴素集合论。公理化集合论是对朴素集合论的严格处理,较圆满地解决了第三次数学危机。

尽管康托尔在提出集合论时不够完整,但无疑他创造了一个崭新的学论,触碰了一个当时人们没有想也不敢想的领地,并为数学的发展做出了重要作用。正如当时以为著名的数学家所言:“它是对无限最深刻的洞察,它是数学天才的最优秀作品,是人类纯智力活动的最高成就之一。康托尔的无穷集合论是过去两千五百年中对数学的最令人不安的独创性贡献。”

而集合这一数学中的基本概念,在我们看来是一个非常简单易懂的概念,也经历了如此复杂的发展过程。在其发展过程中,间接的导致了一代数学家的陨落,出现了数学发展史上的第三次危机,才有了今天这么简练又科学的表达。而我回观历史,不禁感叹,是有多少伟人用了近三千年的时间,去铸就了一门如此浩瀚的科学。

对集合论的评价与认识

集合论的未来

我们现在讨论一些相关的感兴趣的话题,人们对这些话题的观点是不同的,对于我,下文表中感叹号!的个数代表它推动我的工作的程度.

话题 A: 对集合论兴趣的来源

数学基础/对哲学的应用 !
对数学的应用 !!!
历史原因 !!!
内在的发展 !!!!
美感 !!!!!!!!!
证明的乐趣 !!!!!
一般化 !!!!!!
游戏娱乐 [加上流行的规则] !!!

我们也可以用这些话题对当前集合论的工作和学者评价分类,所以下面我们将重点强调它们的差异。在很大程度上我被吸引到数学然后是数理逻辑中来是因为它们的一般化,我以为我这种一般化观点是正确的;看来我似乎错了。我感到例子经常会把你搞糊涂:特殊的性质只是陷阱因为它们在普通的情况下不成立,注意“一般化”我是指我宁愿以一般的一阶完全理论为研究对象,而不是有限Morley秩的单群,但我的信条不是"不要只见树木,不见森林“,处理每个问题都要根据它的特性,找到你自己的领域对其他领域的应用意味着展示一些其他人会感兴趣的东西;但是给你一个问题,为什么不做到最好,把它做最大的推广呢,当然,如果定理已经被证明,而额外的推广是平凡的,那也是没意思的。

从另一个角度来看,我的很多同行,包括一些集合论领域里最优秀的大脑,对他们自己领域的自卑态度让我感到吃惊,他们很多在面对数学家时感到自卑,似乎这里有数学家,这里有逻辑学家,它们是不相干的领域,他们认为数学家是真正工作在更深,更难,更丰富,更有意义的领域,所以我们数理逻辑学家必须通过找到”数理逻辑“对”数学“的应用来证明我们的存在。这导致对数学的应用,逻辑学家做的大量工作,就像Abraham Robinson学派所做的那样。现在我喜欢在很多数学领域证明定理,只要我能做到,但是我不喜欢这种数理逻辑领域里的的卑屈态度.

很多其他人在发挥集合论对数学基础和哲学的作用做了很多工作,对此我也没有异议,但是有疑意。我的感受和很多作家类似:他们了解批评家对文化生活的作用,但认为墨守批评家的思想只会导致枯燥的作品,而这些思想本身会因为它们的内在美永远散发光芒。还有人为集合论”美好旧时时光“的失去而抱怨,那时证明由想法组成而不像现在这样具有技术性,大体来说,我不是”美好旧时时光“的支持者,因为那时忽视你技术性的能力,而技术性却是我的旗帜,很多次技术不是实现想法的例行事务,而是为组织,想法等等证明中的所有环节工作。这些技术是相当困难的,往往也包含有重要的新思想。我的感受,用夸张的方式来说,就是集合论的美感是永恒的,而它的哲学价值却受潮流引导.并且我感到这些抱怨者的话是相互矛盾的,比如他们有的说数理逻辑现在比以前更数学化了,有的说数理逻辑处理的事情是有意义的,顺便说一下,这些矛盾的观点在实践中却是不矛盾的,很多人支持当中不止一种观点。

关于集合论美感,我是指在一个结构中,定义,定理,证明和谐的占有位置的美感。但是复杂的证明我也不怕。当我是一个本科生的时候,在Birkhoff-Maclane的书里,我发现Galois理论很漂亮,后来我发现Morley理论和它的证明很漂亮。厌烦的读者可能会大怒:”美感?你可以在自己的脏乱中找到美感的痕迹?“,我只能说各有各的爱好,我的即是如此。

话题 B: 集合论的框架

ZFC(译注:Zemelo-Frankel的8条公理+选择公理)!!!!!!!
力迫法 !!!!
内模型 !!!
大基数 !!!
ZF+依赖选择公理(DC)+ 一些形式的决定性公理 !

这是一个合理但有交叉的划分,无论如何,我们都是在ZFC的框架内证明定理,从ZFC 框架的支持者的观点来看,证明定理意味着在ZFC框架内证明它,其它的框架是辅助的,对此,我相当认同。力迫法告诉我们什么时候不能证明一个定理,大基数用来做协调性证明,运气好时大基数也能排列成线形序比较大小,最后,内模型用来表明大基数是必需的,或者得到更好的等价性的结果。我的感受是除了像协调性的结果外,ZFC框架已经涵盖了我们的直觉范围,所以一个证明就是指ZFC框架下的一个证明,这当然是一个认为ZFC框架合理的强有力的证据.强化的力迫法本质上告诉我们所有的全体集合域都是同样正当的,因此我们应该研究有特殊的代表性的全体集合域,比如可构成集L就没有代表性,力迫法表明在ZFC框架下证明定理或假设广义连续统假设成立就是无所谓的事,这是力迫法很强的结论,但是我怀疑这种对力迫法的观点会有人支持。从折衷的观点看,力迫法框架和ZFC框架是互补的,一种框架给出另一种框架内结果的否定,所以你对一种框架感兴趣,你对另一种框架也会感兴趣,事实上,我被迫严肃的处理力迫法是我想证明:在解决阿贝尔群基数的Whitehead问题中,我用阿列夫1势集合的每个稳定子集上的diamond定理是正确的,因为连续统假设不够强(从我的感受来说,文[Sh 64]; [BD]中的力迫法太弱了)。

三次数学危机论文

数学史上出现的三次数学危机,与其说是“数学的危机”,不如说是“数学哲学的危机”.下面我给你分享三次数学危机论文,欢迎阅读。

摘要:本文主要通过数学史上的三次危机的产生与消除,针对它们的本质浅谈自己的认识,实际导致这三次危机原因在与人的认识。第一次数学危机是人们对万物皆数的误解,随着无理数的发现,把第一次数学危机度过了。第二次数学危机是人们对无穷小的误解,微积分的出现产生了一种新的方法,即分析方法,分析方法是算和证的结合。是通过无穷趋近而确定某一结果。罗素悖论的发现,给数学界以极大的震动,导致了数学史上的第三次危机。为了探求其根源和解决难题的途径,在数学界逻辑界进行了不懈的探讨,提出了一系列解决方案,并在不知不觉中大大推动了数学和逻辑学的发展。

关键词:危机;万物皆数;无穷小;分析方法;集合

一、前 言

数学常常被人们认为是自然科学中发展得最完善的一门学科,但在数学的发展史中,却经历了三次危机,人们为了使数学向前发展,从而引入一些新的东西使问题化解,在第一次危机中导致无理数的产生;第二次危机发生在十七世纪微积分诞生后,无穷小量的刻画问题,最后是柯西解决了这个问题;第三次危机发生在19世纪末,罗素悖论的产生引起数学界的轩然大波,最后是将集合论建立在一组公理之上,以回避悖论来缓解数学危机。本文回顾了数学上三次危机的产生与发展,并给出了自己对这三次危机的看法,最后得出确定性丧失的结论。

二、数学史上的第一次“危机”

第一次数学危机是发生在公元前580-568年之间的古希腊。那时的数学正值昌盛,忒被是以毕达哥拉斯为代表的毕氏学派对数的认识进行了研究,他们认为“万物旨数”。所谓数就是指整数,他们确定数的目的是企图通过揭示数的奥秘来探索宇宙的永恒真理,信条是:宇宙间的一切现象都能归结为整数或整数之比,即世界上只存在整数与分数,除此之外他们不认识也不承认别的数。在那个时期。上述思想是绝对权威、是“真理”。但是不久人们发现即使边长为1的正方形对角线不是可比数。这样毕达哥拉斯“万物皆数”是不成立的,绝对的权威受到了严重的挑战:一方面证明单位正方形对角线的长不是整数分数,按照他们的观点,这种长度不是数!另一方面,他们不承认自己的观点有问题,这就陷入了极大的矛盾之中,这是第一次数学危机。

三、第二次数学危机

第二次数学危机发生在十七世纪。十七世纪微积分诞生后,由于推敲微积分的理论基础问题,数学界出现混乱局面,即第二次数学危机。其实我翻了一下有关数学史的资料,阿基米德的逼近法实际上已经掌握了无限小分析的基本要素,直到很多年后。牛顿和莱布尼兹开辟了新的天地――微积分。微积分的主要创始人牛顿在一些典型的推导过程中,第一步用了无穷小量作分母进行除法,当然无穷小量不能为零;第二步牛顿又把无穷小量看作零,去掉那些包含它的项,从而得到所要的公式,在力学和几何学的应用证明了这些公式是正确的,但它的数学推导过程却在逻辑上自相矛盾。直到19世纪,柯西详细而有系统地发展了极限理论。柯西认为把无穷小量作为确定的量,即使是零,都说不过去,它会与极限的定义发生矛盾。无穷小量应该是要怎样小就怎样小的量,因此本质上它是变量,而且是以零为极限的量,至此柯西澄清了前人的无穷小的概念,另外Weistrass创立了极限理论,加上实数理论,集合论的建立,从而把无穷小量从形而上学的束缚中解放出来,第二次数学危机基本解决。

四、数学史上的第三次危机

1.悖论的产生及意义

(1)什么是悖论

悖论来自希腊语,意思是“多想一想”。这个次的意义比较丰富,它包括一切与人的知觉和日常经验相矛盾的数学结论,那些结论会使我们惊异无比。悖论是自相矛盾的命题,即如果承认这个命题成立,就可推出它的否定命题成立;反之,如果承认这个命题的否定命题成立,又可推出原命题成立。如果承认它是真的,经过一系列正确的推理,却又得出它是假的;如果承认它是假的,经过一系列正确的推理,却又得出它是真的。古今中外有不少著名的悖论,他们震撼了逻辑学和数学的基础,激发了人们求知和精密的思考,吸引了古往今来许多思想家和爱好者的注意力。解决悖论难题需要创造性的思考,悖论的解决又往往可以给人带来全新的观念。

(2)悖论产生的意义

疏忽学悖论是在数学学科理论体系发展到相当高的阶段才出现的。它是对数学学科理论体系可能存在的内在矛盾的揭示。虽然暂时引起人们的思想混乱,对正常的科学研究可能会形成一定的冲击,但它对于揭露原有理论体系中的逻辑矛盾,对于揭露原有理论的缺陷或局限性,对于这一步深入理解,任何和评价原有科学理念,对于原有的科学概念或理论的进一步充实完善和促进科学管理的产生都有相当重要的意义,同时也为科学研究提供新的课题和研究方向。

2.第三次数学危机的产生与解决

(1)第三次数学危机的产生

第三次数学危机发生在1902年,罗素悖论的产生震撼了整个数学界,号称天衣无缝,绝对正确的数学出现了自相矛盾。

罗素在该悖论中所定义的集合R,被几乎所有集合论研究者都认为是在朴素集合论中可以合法存在的集合。事实虽是这样但原因却又是什么呢?这是由于R是集合,若R含有自身作为元素,就有R R,那么从集合的角度就有RR。一个集合真包含它自己,这样的集合显然是不存在的。因为既要R有异于R的元素,又要R与R是相同的,这显然是不可能的。因此,任何集合都必须遵循R R的基本原则,否则就是不合法的集合。这样看来,罗素悖论中所定义的一切R R的集合,就应该是一切合法集合的集合,也就是所有集合的集合,这就是同类事物包含所有的同类事物,必会引出最大的这类事物。归根结底,R也就是包含一切集合的“最大的集合”了。因此可以明确了,实质上,罗素悖论就是一个以否定形式陈述的最大集合悖论。

(2)第三次数学危机的解决

罗素的悖论产生后,数学家们就开始为这场危机寻找解决的办法,其中之一是把集合论建立在一组公理之上,以回避悖论。首先进行这个工作的是德国数学家策梅罗,他提出七条公理,建立了一种不会产生悖论的集合论,又经过德国的另一位数学家弗芝克尔的改进,形成了一个无矛盾的集合论公理系统(即所谓zF公理系统),这场数学危机到此缓和下来。

现在,我们通过离散数学的学习,知道集合论主要分为Cantor集合论和Axiomatic集合论,集合是先定义了全集I,空集,在经过一系列一元和二元运算而得来的。而在七条公理上建立起来的集合论系统避开了罗素悖论,使现代数学得以发展。

三次数学危机是我们数学史发展中的一个奠基,他为我们日后更详细、深入的研究数学做了很好的铺垫,我我想以后也许会有第四次数学危机,但数学家也会把它化解掉,只有出现危机,才能使我们的数学研究达到更高的境界。

数学的产生和发展,始终与人类社会的生产和生活有着密不可分的联系。在新教材中,任何一个新概念的引入,都特别强调它的现实背景、数学理论发展背景或数学发展的历史背景,只有这样才能让学生感到知识发展水到渠成。所以特别希望在教学中能不时渗透数学史的相关知识,充分发挥和利用数学史的教育价值,使学生通过了解数学史,而更加全面更加深刻地理解数学、感悟数学。

一、集合论的诞生

一般认为,集合论诞生于1873年底。1873年11月29日,康托尔(G.Gsntor,1845-1918)在给戴德金(Julius Wilhelm Richard Dedekind,1831—1916)的信中提问“正整数集合与实数集合之间能否一一对应起来?”这是一个导致集合论产生的大问题。几天后,康托尔用反证法证明了此问题的否定性结果,“实数是不可数集”,并将这一结果以标题为《关于全体实代数数集合的一个性质》的论文发表在德国《克莱尔数学杂志》上,这是“关于无穷集合论的第一篇革命性论文”,在其系列论文中,他首次定义了集合、无穷集合、导集、序数、集合运算等,康托尔的这篇文章标志着集合论的诞生。

二、集合论成为现代数学大厦的基础

康托尔的集合论是数学史上最具革命性和创造性的理论,他处理了数学上最棘手的对象——无穷集合,让无数因“无穷”而困扰许久的数学家们在这种神奇的数学世界找回了自己的精神家园。它的概念和方法渗透到了代数、拓扑和分析等许多数学分支,甚至渗透到物理学等其他自然学科,为这些学科提供了奠基的方法。几乎可以说,没有集合论的观点,很难对现代数学获得一个深刻的理解。

集合论诞生的前后20年里,经历千辛万苦,但最终获得了世界的承认,到了20世纪初,集合论已经得到数学家们的普遍赞同,大家一致认为,一切数学成果都可以建立在集合论的基础之上了,简言之,借助集合论的概念,便可以建立起整个数学大厦,就连集合论诞生之初强烈反对的著名数学家庞加莱(Jules Henri Poincaré,1854-1912)也兴高采烈地在1900年的第二次国际数学家大会上宣布:“借助集合论概念,我们可以建造整个数学大厦。今天,我们可以说绝对的严格性已经达到了。”然而,好景不长,一个震惊数学界的消息传出,集合论是有漏洞的!如果是这样,则意味着数学大厦的基础出现了漏洞,对数学界来说,这将是多么可怕啊!

三、罗素(Bertrand Russell,1872-1970)悖论导致第三次数学危机

1903年,英国数学家罗素在《数学原理》一书上给出一个悖论,很清楚地表现出集合论的矛盾,从而动摇了整个数学的基础,导致了数学危机的产生,史称“第三次数学危机”。

罗素构造了一个所有不属于自身(即不包含自身作为元素)的集合R,现在问R是否属于R?如果R属于R,则R满足R的定义,因此R不属于自身,即R不属于R。另一方面,如果R不属于R,则R不满足R的定义,因此R应属于自身,即R属于R,这样,不论任何情况都存在矛盾,这就是有名的罗素悖论(也称理发师悖论)。

罗素悖论不仅动摇了整个数学大厦的基础,也波及到了逻辑领域,德国的著名逻辑学家弗里兹在他的关于集合的基础理论完稿而即将付印时,收到了罗素关于这一悖论的信,他立刻发现,自己忙了很久得出的一系列结果却被这条悖论搅得一团糟,他只能在自己著作的末尾写道:“一个科学家所碰到的最倒霉的事,莫过于是在他的工作即将完成时却发现所干的工作的基础崩溃了。”这样,罗素悖论就影响到了一向被认为极为严谨的两门学科——数学和逻辑学。

四、消除悖论,化解危机

罗素悖论的存在,明确地表示集合论的某些地方是有毛病的,由于20世纪的数学是建立在集合论上的,因此,许多数学家开始致力于消除矛盾,化解危机。数学家纷纷提出自己的解决方案,希望能够通过对康托尔的集合论进行改造,通过对集合定义加以限制来排除悖论,这就需要建立新的原则。

在20世纪初,大概有两种方法。一种是1908年由数学家策梅洛(Zermelo,Ernst Friedrich Ferdinand,1871~1953)提出的公理化集合论,把原来直观的集合概念建立在严格的公理基础上,对集合加以充分的限制以消除所知道的矛盾,从而避免悖论的出现,这就是集合论发展的第二阶段:公理化集合。

解铃还须系铃人,在此之前,危机的制造者罗素在他的著作中提出了层次的理论以解决这个矛盾,又称分支类型化。不过这个层次理论十分复杂,而策梅洛则把这个方法加以简化,提出了“决定性公理(外延公理)、初等集合公理、分离公理组、幂集合公理、并集合公理、选择公理和无穷公理”,通过引进这七条公理限制排除了一些不适当的集合,从而消除了罗素悖论产生的条件。后来,策梅洛的公理系统又经其他人,特别是弗兰克尔(A.A.Fraenkel)和斯科伦(T.Skolem)的修正和补充,成为现代标准的“策梅洛——弗兰克尔公理系统(简称ZF系统)”,这样,数学又回到严谨和无矛盾的领域,而且更促使一门新的数学分支——《基础数学》迅速发展。

五、危机的启示

从康托尔集合论的提出至今,时间已经过去了一百多年,数学又发生了巨大的变化,而这一切都与康托尔的开拓性工作密不可分,也和数学家们的艰辛努力密不可分。从危机的产生到解决,我们可以看到,数学的发展跟提出问题和面对困难是离不开的,期间要经历无数的挫折和失败,但是只要坚持,终会走向成功。

矛盾的消除,危机的化解,往往给数学带来新的内容,新的变化,甚至革命性的变革,这也反映出矛盾斗争是事物发展的历史性动力的基本原理。正如数学家克莱因(FelixChristianKlein1849-1925)在《数学——确定性丧失》中说:“与未来的数学相关的不确定性和可疑,将取代过去的确定性和自满,虽然这次悖论已经找到解释,危机也已化解,但是更多的还是未知,因为只要仔细分析,矛盾又将会被认识更为深刻的研究者发现,这种发现不应该被认为是‘危机’,而应该感到,下一个突破的机会来到了。”

参考文献:

1.《普通高中课程标准实验教科书——数学必修1》教师教学用,人民教育出版社

2.胡作玄,《第三次数学危机》

中华人民共和国的诞生,为中国数千年的文明史揭开了新的篇章,我国数学科学的研究出现了生机勃勃的景象,以下是我搜集的一篇关于三次数学危机探讨的论文范文,供大家阅读参考,

从我国数学的发展看三次数学危机。

1 引言

数学中有大大小小的许多矛盾,比如正与负、加法与减法、微分与积分、有理数与无理数、实数与虚数等等。但是整个数学发展过程中还有许多深刻的矛盾,例如有穷与无穷,连续与离散,乃至存在与构造,逻辑与直观,具体对象与抽象对象,概念与计算等等。在整个数学发展的历史上,贯穿着矛盾的斗争与解决。而在矛盾激化到涉及整个数学的基础时,就产生数学危机。整个数学的发展史就是矛盾斗争的历史,斗争的结果就是数学领域的发展。

2 三次数学危机

第一次数学危机发生在古希腊,源于毕达哥拉斯的以数为基础的宇宙模型和数是可公度的信条。毕达哥拉斯认为,事物的本质是由数构成的,并以数为基础,构造了宇宙模型[1].在毕达哥拉斯看来,数就是整数或整数之比。但这一信条后来遇到了困难。因为有些数是不可公度的。这一矛盾,导致了毕达哥拉斯关于数的信条的破产,并进一步导致了毕达哥拉斯以数为基础的宇宙模型的破产。这在当时产生的震动太大了,因此历史上称之为第一次数学危机。

17、18世纪关于微积分发生的激烈的争论,被称为第二次数学危机[2].在17世纪晚期,形成了微积分学。牛顿和莱布尼茨被公认为微积分的奠基者。他们的功绩主要在于把各种有关问题的解法统一成微积分,有明确的计算步骤,微分法和积分法互为逆运算[3].由于新诞生的微积分方法中隐含着逻辑推理上的严重缺陷,导致了无穷小悖论[4].当时牛顿等人不能自圆其说,而且,其后一百年间的数学家也未能有力的回答贝克莱的质问,由此而引起数学界甚至哲学界长达一个半世纪的争论,造成第二次数学危机.

19世纪末分析严格化的最高成就--集合论,似乎给数学家们带来了一劳永逸摆脱基础危机的希望。庞加莱甚至在1900年巴黎国际数学大会上宣称:现在我们可以说,完全的严格性已经达到了![5]但就在第二年,一场摇撼整个数学大厦基础的暴风雨来临了,英国数学家罗素以一个简单明了的集合论悖论打破了人们的上述希望,引起了关于数学基础的新争论。他把关于集合论的一个着名悖论用故事通俗地表述出来。

它和其它一些集合论悖论一样,对数学发展的影响是十分深刻、巨大的,甚至可以说是动摇了整个数学的基础,并导致了第三次数学危机。

3 从我国数学的发展看三次数学危机

中华人民共和国的诞生,为中国数千年的文明史揭开了新的篇章,我国数学科学的研究出现了生机勃勃的景象,这是我们国家社会主义建设的需要,也是我们党和国家非常重视科学技术的结果,

数学论文《从我国数学的发展看三次数学危机。中国科学院于1950年开始筹建数学研究所,1952年正式成立。全国各高等院校普遍设置了数学系,《数学学报》和《数学通报》复刊。1958年~1960年的大跃进时期,在极左思潮影响下,数学基础理论研究受到很大冲击,积极的一面是明确了向世界先进水平看齐的奋斗目标,也重视理论联系实际,线性规划得到大力推广并创造了切实可行的图上作业法,运筹学由此在我国发展起来。在发展我国高科技过程中,例如1965年9月17日,我国科学工作者在世界上首次用人工方法合成结晶牛胰岛素。

我们不能不承认,数学对于现实生活的影晌正在与日俱增。许多学科都在悄悄地经历着一场数学化的进程。现在,已经没有哪个领域能够抵御得住数学方法的渗透。因此,对于数学,特别是现代数学加以普及,使得数学和数学家的工作能对现实生活产生应有的积极影响,这已成为人们日益重视的课题。

4 总结

综上所述三次数学危机对数学的发展影响是巨大的。第一次数学危机中产生的欧几里德几何对树立天文学的发展起了很大的推动作用,第一次数学危机使古希腊数学基础发生了根本性的变化,使古希腊的数学基础转向几何。第二次数学危机中波尔查诺给出了连续性的正确定义;阿贝尔指出要严格限制滥用级数展开及求和;柯西指出无穷小量和无穷大量都是变量,并且定义了导数和积分;狄利克雷给出了函数的现代定义;美国数理逻辑学家罗宾逊又利用无穷小量引进超实数的概念,建立了非标准分析,同样也能精确的描述微积分,解决无穷小悖论。第三次数学危机建立了实数理论,且在此基础上建立了极限的基本定理,使数学分析建立在实数理论的严格基础之上,康托尔创立了集合论。而且还产生了公理化方法论和数理逻辑等一批新颖学科。我国以至世界各国的数学发展也都依赖于三次数学危机中产生的数学的新内容。整个数学的发展是一个层层深入、层层递进的过程。

参考文献:

[1]人民教育出版社中学数学室着.现代数学概论[M].北京:人民教育出版社,2003.

[2]张光远.现代化知识文库:二十世纪数学史话[M].知识出版社,1984.2

[3]袁小明.数学史话[M].山东教育出版社,1985.

[4]于寅.近代数学基础[M].华中理工大学出版社,1999.3.

集合论的起源

集合论的诞生
先驱
数学分析严格化的先驱波尔查诺(1781-1848)也是一位探索实无穷的先驱,他是第一个为了建立集合的明确理论而作出了积极努力的人。他明确谈到实在无穷集合的存在,强调两个集合等价的概念,也就是后来的一一对应的概念。他知道,无穷集合的一个部分或子集可以等价于其整体,他认为这个事实必须接受。例如0到5之间的实数通过公式y=12x/5可与0到12之间的实数构成一一对应,虽然后面的集合包含前面的集合。为此,他为无穷集合指定超限数,使不同的无穷集合,超限数不同。不过,后来康托尔指出,波尔查诺指定无穷集合的超限数的具体方法是错误的。另外,他还提出了一些集合的性质,并将他们视为悖论。因此,他关于无穷的研究哲学意义大于数学意义。应该说,他是康托尔集合论的先驱。
问题出现
黎曼(1826-1866)是在1854年的就职论文《关于用三角级数表示函数的可能性》中首次提出“唯一性问题”的。大意是:如果函数f(x)在某个区间内除间断点外所有点上都能展开为收敛于函数值的三角级数,那么这样的三角级数是否是唯一的?但他没有给予回答。1870年海涅(1821-1881)证明:当f(x)连续,且它的三角级数展开式一致收敛时,展开式是唯一的。进一步的问题是:当f(x)具有无穷多个间断点时,唯一性能否成立?康托尔就是通过对唯一性问题的研究,认识到无穷集合的重要性,并开始从事无穷集合的一般理论研究。
奠定基础
早在1870年和1871年,康托尔两次在《数学杂志》上发表论文,证明了函数f(x)的三角级数表示的唯一性定理,而且证明了即使在有限个间断点处不收敛,定理仍然成立。1872年他在《数学年鉴》上发表了一篇题为《三角级数中一个定理的推广》的论文,把海涅的一致收敛的严酷条件推广到允许间断点是某种无穷的集合的情形。为了描述这种集合,他首先定义了点集的极限点,然后引进了点集的导集和导集的导集等有关重要概念。这是从唯一性问题的探索向点集论研究的开端,并为点集论奠定了理论基础。
集合论诞生
1873年11月29日康托尔在给戴德金(1831-1916)的一封信中,终于把导致集合论产生的问题明确地提了出来:正整数的集合(n)与实数的集合(x)之间能否把它们一一对应起来。同年12月7日,康托尔写信给戴德金,说他已能成功地证明实数的“集体”是不可数的,也就是不能同正整数的“集体”一一对应起来。这个时期应该看成是集合论的诞生日。
集合拓扑开始
1874年,康托尔发表了这个证明,不过论文题目换成另外一个题目“论所有实代数数集体的一个性质,”因为克洛内克(1823-1891)根本就反对这种论文,他认为这种论文根本没有内容,无的放矢。该文提出了“可数集”概念,并以一一对应为准则对无穷集合进行分类,证明了如下重要结果:(1)一切代数数是可数的;(2)任何有限线段上的实数是不可数的;(3)超越数是不可数的;(4)一切无穷集并非都是可数的,无穷集同有穷集一样也有数量(基数)上的区别。 1874年1月5日,康托尔给戴德金写信,提出下面的问题: 是否能把一块曲面(如包含边界在内的正方形)一意地映射到一条线(如包含端点在内的线段),使得面上每一点对应线上一点而且反过来线上每一点对应面上一点? 1877年6月20日,他给戴德金写信,这次他告诉他的朋友这个问题答案是肯定的理由,虽然几年以来他都认为答案是否定的。信中说“我看到了它,但我简直不能相信它”。关于这一成果的论文1878年发表后,吸引人们研究度量空间维数的本质,很快出现一批论文。这批论文标志集合拓扑的开始。
点集论体系建立
从1879年到1883年,康托尔写了六篇系列论文,论文总题目是“论无穷线形点流形”,其中前四篇同以前的论文类似,讨论了集合论的一些数学成果,特别是涉及集合论在分析上的一些有趣的应用。第五篇论文后来以单行本出版,单行本的书名《一般集合论基础》。第六篇论文是第五篇的补充。《一般集合论基础》在数学上的主要成果是引进超穷数。该文从内容到叙述方式都同现代的朴素集合论基本一致,所以该书标志着点集论体系的建立。
遭遇挫折
1884年,由于连续统假设长期得不到证明,再加上与克罗内克的尖锐对立,精神上屡遭打击,5月底,他支持不住了,第一次精神崩溃。他的精神沮丧,不能很好地集中研究集合论,从此深深地卷入神学、哲学及文学的争论而不能自拔。不过每当他恢复常态时,他的思想总变得超乎寻常的清晰,继续他的集合论的工作。
康托尔的贡献
《对超穷集合论基础的贡献》是康托尔最后一部重要的数学著作。《贡献》分两部分,第一部分是全序集合的研究,于1895年5月在《数学年刊》上发表。第二部分于1897年5月在《数学年刊》上发表。《贡献》的发表标志集合论已从点集论过渡到抽象集合论。但是,由于它还不是公理化的,而且它的某些逻辑前提和某些证明方法如不给予适当的限制便会导出悖论,所以康托尔的集合论通常成为古典集合论或朴素集合论。
出现悖论导致怀疑
不过,康托尔的集合论并不是完美无缺的,一方面,康托尔对“连续统假设”和“良序性定理”始终束手无策;另一方面,19和20世纪之交发现的布拉利-福蒂悖论、康托尔悖论和罗素悖论,使人们对集合论的可靠性产生了严重的怀疑。加之集合论的出现确实冲击了传统的观念,颠倒了许多前人的想法,很难为当时的数学家所接受,遭到了许多人的反对,其中反对的最激烈的是柏林学派的代表人物之一、构造主义者克罗内克。克罗内克认为,数学的对象必须是可构造出来的,不可用有限步骤构造出来的都是可疑的,不应作为数学的对象,他反对无理数和连续函数的理论,同样严厉批评和恶毒攻击康托尔的无穷集合和超限数理论不是数学而是神秘主义。他说康托尔的集合论空空洞洞毫无内容。集合论的悖论出现之后,他们开始认为集合论根本是一种病态,他们以不同的方式发展为经验主义、半经验主义、直觉主义、构造主义等学派,在基础大战中,构成反康托尔的阵营。
得到肯定
康托尔的集合论得到公开的承认和热情的称赞应该说首先在瑞士苏黎世召开的第一届国际数学家大会上表现出来。瑞士苏黎世理工大学教授胡尔维茨(1859-1919)在他的综合报告中,明确地阐述康托尔集合论对函数论的进展所起的巨大推动作用,这破天荒第一次向国际数学界显示康托尔的集合论不是可有可无的哲学,而是真正对数学发展起作用的理论工具。在分组会上,法国数学家阿达玛(1865-1963),也报告康托尔对他的工作的重要作用。 随着时间的推移,人们逐渐认识到集合论的重要性。希尔伯特高度赞誉康托尔的集合论“是数学天才最优秀的作品”,“是人类纯粹智力活动的最高成就之一”,“是这个时代所能夸耀的最巨大的工作”。在1900年第二届国际数学家大会上,希尔伯特高度评价了康托尔工作的重要性,并把康托尔的连续统假设列入20世纪初有待解决的23个重要数学问题之首。当康托尔的朴素集合论出现一系列悖论时,克洛内克的后继者布劳威尔(1881-1966)等人借此大做文章,希尔伯特用坚定的语言向他的同代人宣布:“没有任何人能将我们从康托尔所创造的伊甸园中驱赶出来”。
编辑本段集合论的发展
成为系统的学科
1899年第一篇点集论的论文在《德国数学家联合会年报》上发表,这篇论文是德国数学家舍恩弗利斯(1853-1928)写的。他本人在其后还为德国《数学科学百科全书》中撰写有关条目。20世纪初他继续研究康托尔留下的问题,特别是维数不变性问题。大约同时,德国数学家豪斯道夫(1868-1942)对集合论进行一系列研究,特别是序型及序集理论。1914年出版《集合论大纲》更是集合论及点集拓扑学的经典著作,他的体系是后来研究的基础及出发点。从此集合论成为系统的学科 。
确立地位
从非欧几何的产生开始的对数学无矛盾性(相对无矛盾性)的证明把整个数学解释为集合论,集合论成了数学无矛盾性的基础,集合论在数学中的基础理论地位就逐步确立起来。

相关文章
学术参考网 · 手机版
https://m.lw881.com/
首页