数学三次危机
追求真理。
第一次: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想抵触而引发的。
第二次:是在牛顿和莱布尼茨建立了微积分理论后,对无穷小量的理解未及深透引起的。
第三次: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。
三次数学危机尽管当时对数学和哲学都造成了巨大的影响,给当时某个时期造成了某种困境,然而由于一直未妨碍数学的发展与应用。反而在困境过后去,给数学的发展带来了新的生机。
(1)数学三次危机扩展阅读:
数学形成时期,这是人类建立最基本的数学概念的时期。人类从数数开始逐渐建立了自然数的概念,简单的计算法,并认识了最基本最简单的几何形式,算术与几何还没有分开。
初等数学,即常量数学时期。这个时期的基本的、最简单的成果构成中学数学的主要内容。这个时期从公元前5世纪开始,也许更早一些,直到17世纪,大约持续了两千年。这个时期逐渐形成了初等数学的主要分支:算数、几何、代数。
现代数学。现代数学时期,大致从19世纪初开始。数学发展的现代阶段的开端,以其所有的基础--------代数、几何、分析中的深刻变化为特征。
2. 三次数学危机分别是什么
数学发展史上的三次危机
1.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。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。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√2
的诞生。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。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√2的存在而推翻了!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”。由两千多年后的数学家们建立的实数理论才消除它。
2.第二次数学危机导源于微积分工具的使用。贝克莱一针见血地指出牛顿在对x^n(n是正整数)求导时既把△x不当做0看而又把△x当作0看是一个严重的自相矛盾,从而几乎使微积分停滞不前,后来还是柯西和魏尔斯特拉斯等人提出无穷小是一个无限向0靠近,但是永远不等于0的变量,这才把微积分重新稳固地建立在严格的极限理论基础上,从而消灭的这次数学危机!
3.十九世纪下半叶,康托尔创立了著名的集合论。1900年,国际数学家大会上,法国著名数学家庞加莱就曾兴高采烈地宣称:“………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……”可是,好景不长。1903年,一个震惊数学界的消息传出:集合论是有漏洞的!这就是英国数学家罗素提出的著名的罗素悖论。
罗素构造了一个集合S:S由一切不是自身元素的集合所组成。然后罗素问:S是否属于S呢?根据排中律,一个元素或者属于某个集合,或者不属于某个集合。因此,对于一个给定的集合,问是否属于它自己是有意义的。但对这个看似合理的问题的回答却会陷入两难境地。如果S属于S,根据S的定义,S就不属于S;反之,如果S不属于S,同样根据定义,S就属于S。无论如何都是矛盾的。
可以说,这一悖论就象在平静的数学水面上投下了一块巨石,而它所引起的巨大反响则导致了第三次数学危机。
危机产生后,数学家纷纷提出自己的解决方案。比如ZF公理系统。这一问题的解决只现在还在进行中。罗素悖论的根源在于集合论里没有对集合的限制,以至于让罗素能构造一切集合的集合这样“过大”的集合,对集合的构造的限制至今仍然是数学界里一个巨大的难题!
3. 什么是数学的第三次危机能具体点吗
【数学的第三次危机】
在科学技术中,当一种反常现象与通常理论发生冲突时,就会出现理论方面的危机。在数学发展史上,已经经历了三次危机: 公元前5世纪,由于古希腊毕达哥拉斯学派的希帕索斯发现了无理数而与该学派所信奉的"一切数皆可用有理数来表示"相矛盾,从而导致了第一次的危机; 在18世纪,由于牛顿,莱布尼兹等人在早期微积分工作中缺乏坚实的理论基础而出现了第二次危机; 到了19世纪下叶,康托创立了集合论,按理这是数学史上的一大进步。但是在集合论的研究过程中,却出现了数学史上的第三次危机。这次危机是由于集合论的悖论所引起的。所谓悖论就是逻辑矛盾。集合论本来是论证十分严格的一个数学分支。1903年,英国逻辑学家,数学家,诺贝尔和平奖获得者罗素却对集合论提出了以他的名字命名的"罗素悖论"。后来,他用一个"理发师悖论"来形象地说明自己的悖论: 一个乡村理发师宣布一项原则: 他给而且只给本村那些不给自己刮脸的人刮脸。于是就产生了一个问题: 他给自己刮脸吗? 很显然,在逻辑上,他无论怎样做,都会违背自己的原则。用集合论的语言可以把这一悖论表述如下: N是一个集合,它是由那些不属于元素x自身的元素组成,即N={x|x不属于x}。那么,N是否属于集合N呢? 显然,无论在什么情况下都是自相矛盾的。由于19世纪末严格的微积分理论的建立,第一,二次的危机已经解决。然而,建立严格的微积分的理论基础是集合论,而集合论的诞生却又偏偏出现了"罗素悖论",因而数学面临着更严重的危机,其理论基础也发生了动摇。20世纪初,罗素悖论构成的危机确实震撼了国际数学界,但是,有危机并非总是坏事,在科学中,理论的突破是通过科学革命实现的,而科学革命则往往是由危机促成的。危机是科学中新理论出现的前奏。后来的事实也证明了这一点。罗素悖论的提出,促使
更多的科学家去研究集合论的无矛盾问题,从而产生了数理逻辑的一个重要分支------ 公理集合论。目前已形成了几个学派,各有各的看法,也各有各的道理。众说纷纭,莫衷一是。正如实现的其它分支一样,还有不少重大课题有待人们去发现和研究。
4. 数学历史上的三次危机是什么
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认识还很有限,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l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。它不仅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,相传希伯索斯因这一发现被投入海中淹死,这就是第一次数学危机。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,如果存在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,就不存在能同时量尽它们的第三线段,因此它们是不可通约的。很显然,只要承认不可通约量的存在使几何量不再受整数的限制,所谓的数学危机也就不复存在了。不可通约量的研究开始于公元前4世纪的欧多克斯,其成果被欧几里得所吸收,部分被收人他的《几何原本》中。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。微积分的形成给数学界带来革命性变化,在各个科学领域得到广泛应用,但微积分在理论上存在矛盾的地方。无穷小量是微积分的基础概念之一。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。焦点是:无穷小量是零还是非零?如果是零,怎么能用它做除数?如果不是零,又怎么能把包含着无穷小量的那些项去掉呢?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,而且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。
第二次数学危机的解决使微积分更完善。
第三次数学危机,发生在十九世纪末。当时英国数学家罗素把集合分成两种。
第一种集合:集合本身不是它的元素,即A A;第二种集合:集合本身是它的一个元素A∈A,例如一切集合所组成的集合。那么对于任何一个集合B,不是第一种集合就是第二种集合。
假设第一种集合的全体构成一个集合M,那么M属于第一种集合还是属于第二种集合。
如果M属于第一种集合,那么M应该是M的一个元素,即M∈M,但是满足M∈M关系的集合应属于第二种集合,出现矛盾。
如果M属于第二种集合,那么M应该是满足M∈M的关系,这样M又是属于第一种集合矛盾。
以上推理过程所形成的俘论叫罗素悖论。由于严格的极限理论的建立,数学上的第一次第二次危机已经解决,但极限理论是以实数理论为基础的,而实数理论又是以集合论为基础的,现在集合论又出现了罗素悖论,因而形成了数学史上更大的危机。从此,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。数学危机给数学发展带来了新的动力。在这场危机中集合论得到较快的发展,数学基础的进步更快,数理逻辑也更加成熟。然而,矛盾和人们意想不到的事仍然不断出现,而且今后仍然会这样。
5. 数学史上的三次数学危机分别是什么
数学史上的三次数学危机分别发生在公元前5世纪、17世纪、19世纪末,都是发生在西方文化大发展时期。因此,数学危机的发生,都有其一定的文化背景。
这三次数学危机分别是:
第一次: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想抵触而引发的;
第二次:是在牛顿和莱布尼茨建立了微积分理论后,对无穷小量的理解未及深透引起的;
第三次: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。
三次数学危机尽管当时对数学和哲学都造成了巨大的影响,给当时某个时期造成了某种困境,然而由于一直未妨碍数学的发展与应用。反而在困境过后去,给数学的发展带来了新的生机。
6. 数学史上的三次危机是什么
数学三大危机,涉及无理数、微积分和集合等数学概念。
1、危机一,希巴斯(Hippasus,米太旁登地方人,公元前470年左右)发现了一个腰为1的等腰直角三角形的斜边(即2的2次方根)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。
2、危机二,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。
3、危机三,罗素悖论:S由一切不是自身元素的集合所组成,那S属于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。
(6)数学三次危机扩展阅读:
排除悖论
危机产生后,数学家纷纷提出自己的解决方案。人们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。
公理化集合系统
成功排除了集合论中出现的悖论,从而比较圆满地解决了第三次数学危机。但在另一方面,罗素悖论对数学而言有着更为深刻的影响。
参考资料网络-数学三大危机
7. 什么是数学发展史上的三次危机
无理数的发现——第一次数学危机
简单的说就是古时代的人把数字与实际世界中的距离概念对应起来,有人认为任何距离都可以表述为M/N,M,N均为整数,毕竟无限循环小数都可以写成这样的分数形式,所以很多人对这一概念抱有信心。直到后来有人发现边长为1的正方形的对角线长度不能用这样的数来描述,大家对这一现象感觉很奇妙,导致了对数的概念的反思。
无穷小是零吗——第二次数学危机
早期的微积分创造者如牛顿喜欢在他的作品中把速度写成类似v=limt->0 (x/t)的形式,由于牛顿当时没有给出这个lim t->0的较好的定义,所以受到了很多怀疑,如一个当时富有知识的主教就指责其中概念不清。
悖论的产生---第三次数学危机
假如一个理发师说:“我给村里不给自己理发的人理发”。
仔细思考一下这个句子,是不是很有意思呢?
由于当时的数学基础使用最基础的概念是集合。这句话使用集合论表述存在许多问题,后来就展开了逻辑以及数学基础的大讨论。
8. 数学史上发生过三次危机,这三次危机是怎么回事
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。
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。
虽然三次数学危机都已经得到了解决,但是对数学史的影响是非常深刻的,数学家试图建立严格的数学系统,但是无论多么小心,都会存在缺陷,包括后来发现的哥德尔不完备性定理。
9. 数学史上的三次危机
第一次数学危机,是数学史上的一次重要事件,发生于大约公元前400年左右的古希腊时期,自根号二的发现起,到公元前370年左右,以无理数的定义出现为结束标志。这次危机的出现冲击了一直以来在西方数学界占据主导地位的毕达哥拉斯学派,同时标志着西方世界关于无理数的研究的开始。
第二次数学危机,指发生在十七、十八世纪,围绕微积分诞生初期的基础定义展开的一场争论,这场危机最终完善了微积分的定义和与实数相关的理论系统,同时基本解决了第一次数学危机的关于无穷计算的连续性的问题,并且将微积分的应用推向了所有与数学相关的学科中。
数学史上的第三次危机,是由1897年的突然冲击而出现的,到现在,从整体来看,还没有解决到令人满意的程度。这次危机是由于在康托尔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。
(9)数学三次危机扩展阅读:
一般来讲,危机是一种激化的、非解决不可的矛盾。从哲学上来看,矛盾是无处不在的、不可避免的,即便以确定无疑著称的数学也不例外。
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。