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數學三大危機

發布時間: 2020-11-21 11:16:26

數學發展史的三大危機的實質是什麼

第一次危機是關於無理數,當時亞里士多德學派不承認無理數,版因為他們認為數是權有神秘色彩的,但這樣就連單位正方形的對角線都無法表示,後來人們承認了無理數。
第二次危機是關於微積分的,這就是承不承認極限的問題了,當時牛頓等人創立了微積分,但由於缺乏數學基礎,牛頓採用流數解釋無法使人完全信服,後來經過歐拉、柯西、維爾斯特拉斯等數學家的完善,終於建立起了牢固的微積分大廈。

㈡ 數學的三大危機

無理數的發現──第一次數學危機

大約公元前5世紀,不可通約量的發現導致了畢達哥拉斯悖論。當時的畢達哥拉斯學派重視自然及社會中不變因素的研究,把幾何、算術、天文、音樂稱為「四藝」,在其中追求宇宙的和諧規律性。他們認為:宇宙間一切事物都可歸結為整數或整數之比,畢達哥拉斯學派的一項重大貢獻是證明了勾股定理,但由此也發現了一些直角三角形的斜邊不能表示成整數或整數之比(不可通約)的情形,如直角邊長均為1的直角三角形就是如此。這一悖論直接觸犯了畢氏學派的根本信條,導致了當時認識上的「危機」,從而產生了第一次數學危機。

到了公元前370年,這個矛盾被畢氏學派的歐多克斯通過給比例下新定義的方法解決了。他的處理不可通約量的方法,出現在歐幾里得《原本》第5卷中。歐多克斯和狄德金於1872年給出的無理數的解釋與現代解釋基本一致。今天中學幾何課本中對相似三角形的處理,仍然反映出由不可通約量而帶來的某些困難和微妙之處。

第一次數學危機對古希臘的數學觀點有極大沖擊。這表明,幾何學的某些真理與算術無關,幾何量不能完全由整數及其比來表示,反之卻可以由幾何量來表示出來,整數的權威地位開始動搖,而幾何學的身份升高了。危機也表明,直覺和經驗不一定靠得住,推理證明才是可靠的,從此希臘人開始重視演譯推理,並由此建立了幾何公理體系,這不能不說是數學思想上的一次巨大革命!

無窮小是零嗎?──第二次數學危機

18世紀,微分法和積分法在生產和實踐上都有了廣泛而成功的應用,大部分數學家對這一理論的可靠性是毫不懷疑的。

1734年,英國哲學家、大主教貝克萊發表《分析學家或者向一個不信正教數學家的進言》,矛頭指向微積分的基礎--無窮小的問題,提出了所謂貝克萊悖論。他指出:「牛頓在求xn的導數時,採取了先給x以增量0,應用二項式(x+0)n,從中減去xn以求得增量,並除以0以求出xn的增量與x的增量之比,然後又讓0消逝,這樣得出增量的最終比。這里牛頓做了違反矛盾律的手續──先設x有增量,又令增量為零,也即假設x沒有增量。」他認為無窮小dx既等於零又不等於零,召之即來,揮之即去,這是荒謬,「dx為逝去量的靈魂」。無窮小量究竟是不是零?無窮小及其分析是否合理?由此而引起了數學界甚至哲學界長達一個半世紀的爭論。導致了數學史上的第二次數學危機。

18世紀的數學思想的確是不嚴密的,直觀的強調形式的計算而不管基礎的可靠。其中特別是:沒有清楚的無窮小概念,從而導數、微分、積分等概念也不清楚,無窮大概念不清楚,以及發散級數求和的任意性,符號的不嚴格使用,不考慮連續就進行微分,不考慮導數及積分的存在性以及函數可否展成冪級數等等。

直到19世紀20年代,一些數學家才比較關注於微積分的嚴格基礎。從波爾查諾、阿貝爾、柯西、狄里赫利等人的工作開始,到威爾斯特拉斯、戴德金和康托的工作結束,中間經歷了半個多世紀,基本上解決了矛盾,為數學分析奠定了嚴格的基礎。

悖論的產生---第三次數學危機

數學史上的第三次危機,是由1897年的突然沖擊而出現的,到現在,從整體來看,還沒有解決到令人滿意的程度。這次危機是由於在康托的一般集合理論的邊緣發現悖論造成的。由於集合概念已經滲透到眾多的數學分支,並且實際上集合論成了數學的基礎,因此集合論中悖論的發現自然地引起了對數學的整個基本結構的有效性的懷疑。

1897年,福爾蒂揭示了集合論中的第一個悖論。兩年後,康托發現了很相似的悖論。1902 年,羅素又發現了一個悖論,它除了涉及集合概念本身外不涉及別的概念。羅素悖論曾被以多種形式通俗化。其中最著名的是羅素於1919年給出的,它涉及到某村理發師的困境。理發師宣布了這樣一條原則:他給所有不給自己刮臉的人刮臉,並且,只給村裡這樣的人刮臉。當人們試圖回答下列疑問時,就認識到了這種情況的悖論性質:「理發師是否自己給自己刮臉?」如果他不給自己刮臉,那麼他按原則就該為自己刮臉;如果他給自己刮臉,那麼他就不符合他的原則。

羅素悖論使整個數學大廈動搖了。無怪乎弗雷格在收到羅素的信之後,在他剛要出版的《算術的基本法則》第2卷末尾寫道:「一位科學家不會碰到比這更難堪的事情了,即在工作完成之時,它的基礎垮掉了,當本書等待印出的時候,羅素先生的一封信把我置於這種境地」。於是終結了近12年的刻苦鑽研。

承認無窮集合,承認無窮基數,就好像一切災難都出來了,這就是第三次數學危機的實質。盡管悖論可以消除,矛盾可以解決,然而數學的確定性卻在一步一步地喪失。現代公理集合論的大堆公理,簡直難說孰真孰假,可是又不能把它們都消除掉,它們跟整個數學是血肉相連的。所以,第三次危機表面上解決了,實質上更深刻地以其它形式延續著。

㈢ 請問三大數學危機是那三大危機

數學的發展史中,並不是那麼一帆風順的,其中歷史上曾發生過三大危機,危機的發生促使了數學本生的發展,因此我們應該辨證地看待這三大危機。 第一次危機發生在公元前580~568年之間的古希臘,數學家畢達哥拉斯建立了畢達哥拉斯學派。這個學派集宗教、科學和哲學於一體,該學派人數固定,知識保密,所有發明創造都歸於學派領袖。當時人們對有理數的認識還很有限,對於無理數的概念更是一無所知,畢達哥拉斯學派所說的數,原來是指整數,他們不把分數看成一種數,而僅看作兩個整數之比,他們錯誤地認為,宇宙間的一切現象都歸結為整數或整數之比。該學派的成員希伯索斯根據勾股定理(西方稱為畢達哥拉斯定理)通過邏輯推理發現,邊長為1的正方形的對角線長度既不是整數,也不是整數的比所能表示。希伯索斯的發現被認為是「荒謬」和違反常識的事。它不僅嚴重地違背了畢達哥拉斯學派的信條,也沖擊了當時希臘人的傳統見解。使當時希臘數學家們深感不安,相傳希伯索斯因這一發現被投入海中淹死,這就是第一次數學危機。 最後,這場危機通過在幾何學中引進不可通約量概念而得到解決。兩個幾何線段,如果存在一個第三線段能同時量盡它們,就稱這兩個線段是可通約的,否則稱為不可通約的。正方形的一邊與對角線,就不存在能同時量盡它們的第三線段,因此它們是不可通約的。很顯然,只要承認不可通約量的存在使幾何量不再受整數的限制,所謂的數學危機也就不復存在了。 我認為第一次危機的產生最大的意義導致了無理數地產生,比如說我們現在說的 , 都無法用 來表示,那麼我們必須引入新的數來刻畫這個問題,這樣無理數便產生了,正是有這種思想,當我們將負數開方時,人們引入了虛數i(虛數的產生導致復變函數等學科的產生,並在現代工程技術上得到廣泛應用),這使我不得不佩服人類的智慧。但我個人認為第一次危機的真正解決在1872年德國數學家對無理數的嚴格定義,因為數學是很強調其嚴格的邏輯與推證性的。 第二次數學危機發生在十七世紀。十七世紀微積分誕生後,由於推敲微積分的理論基礎問題,數學界出現混亂局面,即第二次數學危機。其實我翻了一下有關數學史的資料,微積分的雛形早在古希臘時期就形成了,阿基米德的逼近法實際上已經掌握了無限小分析的基本要素,直到2100年後,牛頓和萊布尼茲開辟了新的天地——微積分。微積分的主要創始人牛頓在一些典型的推導過程中,第一步用了無窮小量作分母進行除法,當然無窮小量不能為零;第二步牛頓又把無窮小量看作零,去掉那些包含它的項,從而得到所要的公式,在力學和幾何學的應用證明了這些公式是正確的,但它的數學推導過程卻在邏輯上自相矛盾.焦點是:無窮小量是零還是非零?如果是零,怎麼能用它做除數?如果不是零,又怎麼能把包含著無窮小量的那些項去掉呢? 直到19世紀,柯西詳細而有系統地發展了極限理論。柯西認為把無窮小量作為確定的量,即使是零,都說不過去,它會與極限的定義發生矛盾。無窮小量應該是要怎樣小就怎樣小的量,因此本質上它是變數,而且是以零為極限的量,至此柯西澄清了前人的無窮小的概念,另外Weistrass創立了 極限理論,加上實數理論,集合論的建立,從而把無窮小量從形而上學的束縛中解放出來,第二次數學危機基本解決。 而我自己的理解是一個無窮小量,是不是零要看它是運動的還是靜止的,如果是靜止的,我們當然認為它可以看為零;如果是運動的,比如說1/n,我們說 ,但n個1/n相乘就為1,這就不是無窮小量了,當我們遇到 等情況時,我們可以用洛比達法則反復求導來考查極限,也可以用Taylor展式展開後,一階一階的比,我們總會在有限階比出大小。 第三次數學危機發生在1902年,羅素悖論的產生震撼了整個數學界,號稱天衣無縫,絕對正確的數學出現了自相矛盾。 我從很早以前就讀過「理發師悖論」,就是一位理發師給不給自己理發的人理發。那麼理發師該不該給自己理發呢?還有大家熟悉的「說謊者悖論」,其大體內容是:一個克里特人說:「所有克里特人說的每一句話都是謊話。」試問這句話是真還是假?從數學上來說,這就是羅素悖論的一個具體例子。 羅素在該悖論中所定義的集合R,被幾乎所有集合論研究者都認為是在樸素集合論中可以合法存在的集合。事實雖是這樣但原因卻又是什麼呢?這是由於R是集合,若R含有自身作為元素,就有R R,那麼從集合的角度就有R R。一個集合真包含它自己,這樣的集合顯然是不存在的。因為既要R有異於R的元素,又要R與R是相同的,這顯然是不可能的。因此,任何集合都必須遵循R R的基本原則, 否則就是不合法的集合。這樣看來,羅素悖論中所定義的一切R R的集合,就應該是一切合法集合的集合,也就是所有集合的集合,這就是同類事物包含所有的同類事物,必會引出最大的這類事物。歸根結底,R也就是包含一切集合的「最大的集合」了。因此可以明確了,實質上,羅素悖論就是一個以否定形式陳述的最大集合悖論。 從此,數學家們就開始為這場危機尋找解決的辦法,其中之一是把集合論建立在一組公理之上,以迴避悖論。首先進行這個工作的是德國數學家策梅羅,他提出七條公理,建立了一種不會產生悖論的集合論,又經過德國的另一位數學家弗芝克爾的改進,形成了一個無矛盾的集合論公理系統(即所謂ZF公理系統),這場數學危機到此緩和下來。 現在,我們通過離散數學的學習,知道集合論主要分為Cantor集合論和Axiomatic集合論,集合是先定義了全集I,空集 ,在經過一系列一元和二元運算而得來得。而在七條公理上建立起來的集合論系統避開了羅素悖論,使現代數學得以發展。

採納哦

㈣ 數學三大危機中,其中一個是微積分理論險些被推翻,這有什麼危機的又不是出人命,推翻就推翻

推翻意味著以此為基礎構建起來的數學大廈,將徹底崩塌,人們的知識認知需要從頭摸索,所以說是危機並不過分

㈤ 數學史上的三大危機是什麼

911
聖賢論數學史上的三次危機

數學常常被人們認為是自然科學中發展得最完善的一門學科,但在數學的發展史中,卻經歷了三次危機,人們為了使數學向前發展,從而引入一些新的東西使問題化解,在第一次危機中導致無理數的產生;第二次危機發生在十七世紀微積分誕生後,無窮小量的刻畫問題,最後是柯西解決了這個問題;第三次危機發生在19世紀末,羅素悖論的產生引起數學界的軒然大波,最後是將集合論建立在一組公理之上,以迴避悖論來緩解數學危機。 第一次危機發生在公元前580~568年之間的古希臘,數學家畢達哥拉斯建立了畢達哥拉斯學派。這個學派集宗教、科學和哲學於一體,該學派人數固定,知識保密,所有發明創造都歸於學派領袖。當時人們對有理數的認識還很有限,對於無理數的概念更是一無所知,畢達哥拉斯學派所說的數,原來是指整數,他們不把分數看成一種數,而僅看作兩個整數之比,他們錯誤地認為,宇宙間的一切現象都歸結為整數或整數之比。該學派的成員希伯索斯根據勾股定理(西方稱為畢達哥拉斯定理)通過邏輯推理發現,邊長為1的正方形的對角線長度既不是整數,也不是整數的比所能表示。希伯索斯的發現被認為是「荒謬」和違反常識的事。它不僅嚴重地違背了畢達哥拉斯學派的信條,也沖擊了當時希臘人的傳統見解。使當時希臘數學家們深感不安,相傳希伯索斯因這一發現被投入海中淹死,這就是第一次數學危機。
最後,這場危機通過在幾何學中引進不可通約量概念而得到解決。兩個幾何線段,如果存在一個第三線段能同時量盡它們,就稱這兩個線段是可通約的,否則稱為不可通約的。正方形的一邊與對角線,就不存在能同時量盡它們的第三線段,因此它們是不可通約的。很顯然,只要承認不可通約量的存在使幾何量不再受整數的限制,所謂的數學危機也就不復存在了。
我認為第一次危機的產生最大的意義導致了無理數地產生,比如說我們現在說的 , 都無法用 來表示,那麼我們必須引入新的數來刻畫這個問題,這樣無理數便產生了,正是有這種思想,當我們將負數開方時,人們引入了虛數i(虛數的產生導致復變函數等學科的產生,並在現代工程技術上得到廣泛應用),這使我不得不佩服人類的智慧。但我個人認為第一次危機的真正解決在1872年德國數學家對無理數的嚴格定義,因為數學是很強調其嚴格的邏輯與推證性的。

第二次數學危機發生在十七世紀。十七世紀微積分誕生後,由於推敲微積分的理論基礎問題,數學界出現混亂局面,即第二次數學危機。其實我翻了一下有關數學史的資料,微積分的雛形早在古希臘時期就形成了,阿基米德的逼近法實際上已經掌握了無限小分析的基本要素,直到2100年後,牛頓和萊布尼茲開辟了新的天地——微積分。微積分的主要創始人牛頓在一些典型的推導過程中,第一步用了無窮小量作分母進行除法,當然無窮小量不能為零;第二步牛頓又把無窮小量看作零,去掉那些包含它的項,從而得到所要的公式,在力學和幾何學的應用證明了這些公式是正確的,但它的數學推導過程卻在邏輯上自相矛盾.焦點是:無窮小量是零還是非零?如果是零,怎麼能用它做除數?如果不是零,又怎麼能把包含著無窮小量的那些項去掉呢?
直到19世紀,柯西詳細而有系統地發展了極限理論。柯西認為把無窮小量作為確定的量,即使是零,都說不過去,它會與極限的定義發生矛盾。無窮小量應該是要怎樣小就怎樣小的量,因此本質上它是變數,而且是以零為極限的量,至此柯西澄清了前人的無窮小的概念,另外Weistrass創立了 極限理論,加上實數理論,集合論的建立,從而把無窮小量從形而上學的束縛中解放出來,第二次數學危機基本解決。
而我自己的理解是一個無窮小量,是不是零要看它是運動的還是靜止的,如果是靜止的,我們當然認為它可以看為零;如果是運動的,比如說1/n,我們說 ,但n個1/n相乘就為1,這就不是無窮小量了,當我們遇到 等情況時,我們可以用洛比達法則反復求導來考查極限,也可以用Taylor展式展開後,一階一階的比,我們總會在有限階比出大小。

第三次數學危機發生在1902年,羅素悖論的產生震撼了整個數學界,號稱天衣無縫,絕對正確的數學出現了自相矛盾。
我從很早以前就讀過「理發師悖論」,就是一位理發師給不給自己理發的人理發。那麼理發師該不該給自己理發呢?還有大家熟悉的「說謊者悖論」,其大體內容是:一個克里特人說:「所有克里特人

㈥ 數學三大危機是什麼

第一次數學危機 畢達哥拉斯定理提出後,其學派中的一個成員希帕索斯考慮了一個問題:邊長為1的正方形其對角線長度是多少呢?他發現這一長度既不能用整數,也不能用分數表示,而只能用一個新數來表示。希帕索斯的發現導致了數學史上第一個無理數√2 的誕生。小小√2的出現,卻在當時的數學界掀起了一場巨大風暴。它直接動搖了畢達哥拉斯學派的數學信仰,使畢達哥拉斯學派為之大為恐慌。實際上,這一偉大發現不但是對畢達哥拉斯學派的致命打擊。對於當時所有古希臘人的觀念這都是一個極大的沖擊。這一結論的悖論性表現在它與常識的沖突上:任何量,在任何精確度的范圍內都可以表示成有理數。這不但在希臘當時是人們普遍接受的信仰,就是在今天,測量技術已經高度發展時,這個斷言也毫無例外是正確的!可是為我們的經驗所確信的,完全符合常識的論斷居然被小小的√2的存在而推翻了!這應該是多麼違反常識,多麼荒謬的事!它簡直把以前所知道的事情根本推翻了。更糟糕的是,面對這一荒謬人們竟然毫無辦法。這就在當時直接導致了人們認識上的危機,從而導致了西方數學史上一場大的風波,史稱「第一次數學危機」。 第二次數學危機 導源於微積分工具的使用。伴隨著人們科學理論與實踐認識的提高,十七世紀幾乎在同一時期,微積分這一銳利無比的數學工具為牛頓、萊布尼茲各自獨立發現。這一工具一問世,就顯示出它的非凡威力。許許多多疑難問題運用這一工具後變得易如翻掌。但是不管是牛頓,還是萊布尼茲所創立的微積分理論都是不嚴格的。兩人的理論都建立在無窮小分析之上,但他們對作為基本概念的無窮小量的理解與運用卻是混亂的。因而,從微積分誕生時就遭到了一些人的反對與攻擊。其中攻擊最猛烈的是英國大主教貝克萊。 第三次數學危機 十九世紀下半葉,康托爾創立了著名的集合論,在集合論剛產生時,曾遭到許多人的猛烈攻擊。但不久這一開創性成果就為廣大數學家所接受了,並且獲得廣泛而高度的贊譽。數學家們發現,從自然數與康托爾集合論出發可建立起整個數學大廈。因而集合論成為現代數學的基石。「一切數學成果可建立在集合論基礎上」這一發現使數學家們為之陶醉。1900年,國際數學家大會上,法國著名數學家龐加萊就曾興高采烈地宣稱:「………藉助集合論概念,我們可以建造整個數學大廈……今天,我們可以說絕對的嚴格性已經達到了……」

㈦ 數學三大危機中,其中一個是微積分理論險些被推翻,這有什麼危機的又不是出人命,推翻就推翻。

第一,一位學生發現了一個底邊為1的等腰直角三角形的斜邊(即根號2)永遠無法用最簡整數比來表示,從而發現了第一個無理數,推翻了畢達哥拉斯的著名理論,但就因為這樣這個學生也被拋入大海;第二,微積分的合理性遭到嚴重質疑,險些要把整個微積分理論推翻;第三,羅素悖論:S由一切不是自身元素的集合所組成,那S屬於S嗎?用通俗一點的話來說,小明有一天說:「我永遠撒謊!」問小明到底撒謊還是說實話。羅素悖論的可怕在於,它不像最大序數悖論或最大基數悖論那樣涉及集合高深知識,它很簡單,輕松摧毀集合理論!

㈧ 數學三大危機是什麼

數學三大危機簡述:第一,希帕索斯(Hippasu,米太旁登地方人,公元前5世紀)發現了一個腰為1的等腰直角三角形的斜邊(即根號2)永遠無法用最簡整數比(不可公度比)來表示,從而發現了第一個無理數,推翻了畢達哥拉斯的著名理論。相傳當時畢達哥拉斯派的人正在海上,但就因為這一發現而把希帕索斯拋入大海;第二,微積分的合理性遭到嚴重質疑,險些要把整個微積分理論推翻;第三,羅素悖論:S由一切不是自身元素的集合所組成,那S包含S嗎?用通俗一點的話來說,小明有一天說:「我正在撒謊!」問小明到底撒謊還是說實話。羅素悖論的可怕在於,它不像最大序數悖論或最大基數悖論那樣涉及集合高深知識,它很簡單,卻可以輕松摧毀集合理論!

㈨ 數學的三大危機種每次危機產生的原因和產物

數學三大危機簡述:

第一,希帕索斯(Hippasu,米太旁登地方人,公元前5世紀)發現了一個腰為1的等腰直角三角形的斜邊(即根號2)永遠無法用最簡整數比(不可公度比)來表示,從而發現了第一個無理數,推翻了畢達哥拉斯的著名理論。相傳當時畢達哥拉斯派的人正在海上,但就因為這一發現而把希帕索斯拋入大海;

第二,微積分的合理性遭到嚴重質疑,險些要把整個微積分理論推翻;

第三,羅素悖論:S由一切不是自身元素的集合所組成,那S包含S嗎?用通俗一點的話來說,小明有一天說:「我正在撒謊!」問小明到底撒謊還是說實話。羅素悖論的可怕在於,它不像最大序數悖論或最大基數悖論那樣涉及集合高深知識,它很簡單,卻可以輕松摧毀集合理論!

㈩ 數學三大危機中,其中一個是微積分險些被推翻,這有什麼危機的又不會出人命,推翻不就推翻

你如果學過微積分,或者了解微積分能做什麼,我覺得你應該不會問這種弱智的問題

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