数学世界漫游指南——初中数学之有理数(五)补充第一次数学危机

从上面我们以可看出来,任何一个有理数都可以表示成一个由两个整数相除的分数。这也正是毕达哥拉斯在他的学派中宣扬“万物皆数”的理念。

毕达哥拉斯有个学生叫希帕索斯,他发现一个秘密:

数学世界漫游指南——初中数学之有理数(五)补充第一次数学危机

一个边长为1的正方形,它的对角线是一个很奇怪的数,这个数是一个介于1.4—1.5之间的小数,有无穷多位,但是这个数居然没有循环节,进一步他发现,等腰直角三角形的直角边与其斜边不可通约,也就是说直角边和斜边的比值它居然不能用一个分数来表示,这让希帕索斯内心十分惶恐,直角三角形那可是老师毕达哥拉斯成名杀手锏(毕达哥拉斯定理),在老师领域中,出现了一个无法用分数表达的数。

希帕索斯把所有时间都用来验算和寻证,想找出一个能用两个整数比来表达这个奇怪的数,结果更是让人沮丧,他反而通过反证法两数不可通约性的证明:

设Rt△ABC,两直角边为a=b,c为斜边,a、c互质;

由毕达哥拉斯定理可以得出c2=2a2;

这里可以看出c一定是个偶数,那么a就一定是个奇数;

再设c=2m, 则(2m) 2=2a2 ,

那么a2=2m2,那么a也必须是一个偶数!

这和前面的假设刚好矛盾。

由此得出,这个数是“不讲理”的。

在纠结很久以后,他终于没有忍住,告诉了他的老师这个事实。几天后,双眼无神的毕达哥拉斯也在沮丧中失败了,无论用什么方法,这个奇怪的数都指向一个难以置信的事实,这个数他真的就是“蛮不讲理”。它已经严重冲击了当时学派甚至整个希腊的信仰“万物皆数”,“万物皆整数”的思想和世界观。

毕达哥拉斯始终也无法解决这个问题,只好下令*锁封**这个消息,严禁传播、研究。但是始终阻挡不了人们追求真理的脚步,希帕索斯和他的小伙伴们还是在私下研究这个奇怪的数,以及它所代表的数学意义,甚至它的属性。终于还是东窗事发,希帕索斯最终还是被人告密。业已封神的毕达哥拉斯,愤怒之下,将希帕索斯*绑捆**了四肢丢进了大海。

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当然,事情并没有这样结束,希帕索斯的死伴随着他的那个“奇怪的数”被越来越多人知道,并开展研究,并在其后的2000年里一直困惑着人们,这就是第一次数学危机。

公元前370年左右,柏拉图的学生攸多克萨斯通过公理化方法创立了新的比例理论,才算解决了这一难题。他的方法,也被欧几里德收录进他的旷世巨著《几何原本》。

15世纪意大利著名画家达.芬奇称之为才给这种没有什么规则的数称为“无理的数”,从此才有了“无理数”这一概念。

1872年,德国数学家戴德金从连续性的要求出发,用有理数的“分割”来定义无理数,并把实数理论建立在严格的科学基础上,从而结束了无理数被认为“无理”的时代,也结束了持续2000多年的数学史上的第一次大危机。也正因此,数的范围也从有理数变成了实数,实数包含了有理数和无理数。

后来人们经过演算,还发现,有理数有无穷多个,无理数也有无穷多个,但是无理数的无穷多个,要比有理数的无穷多个还要多得多、多得多、多得多

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故事是讲完了,但有一个问题一直萦绕在我脑海里,古希腊的数学其实可以说源自古巴比伦、古印度,古埃及,甚至更早的美索布达米亚,还有中国周朝初年的商高提出勾股定理也要比毕达哥拉斯早了近500年。为什么这些灿烂的古文明在研究数学时,没有发现无理数呢?

究其根源,其他文明古国对数学的研究,主要还是集中在“算”和“用”上。而只有在古希腊,那些先贤把对数学的研究,让数学则走上完全不同的道路,最终形成了欧几里得的公理体系与亚里士多德的逻辑体系,这也是现代科学为什么是从古希腊那一支发展而来,而不是从其它文明古国。

幸好欧洲文艺复兴还能把古希腊那一套捡起来,继续走下去,而不是淹没在历史中,否则很可能就不会出现工业革命,和现代我们司空见惯科技产物了。

在这里向希帕索斯致敬,向古希腊先贤致敬,向文艺复兴以及启蒙运动致敬,向科学致敬!

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