评毕达哥拉斯学派的数是万物本源(万物皆数看毕达哥拉斯数学学派如何清除异己)

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。

无理数的发现

评毕达哥拉斯学派的数是万物本源(万物皆数看毕达哥拉斯数学学派如何清除异己)(1)

古代数学家认为,这样能把直线上所有的点用完。但是,大约在公元前5世纪,毕达哥拉斯学派的希帕索斯发现了:等腰直角三角形的直角边与其斜边不可通约。新发现的数由于和之前的所谓“合理存在的数”——即有理数在学派内部形成了对立,所以被称作了无理数。

公元前5世纪,毕达哥拉斯学派认为数最崇高、最神秘,他们所讲的数是指整数。“数即万物”,也就是说宇宙间各种关系都可以用整数或整数之比来表达。但是,希帕索斯发现,边长为1的正方形,它的对角线(根号2)却不能用整数之比来表达。这就触犯了这个学派的信条,于是规定了一条纪律:谁都不准泄露存在根号2(即无理数)的秘密。

是最先被发现的无理数。

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约在公元前370年,柏拉图的学生攸多克萨斯(Eudoxus,约公元前408—前355)解决了关于无理数的问题。他纯粹用公理化方法创立了新的比例理论,微妙地处理了可公度和不可公度。他处理不可公度的办法,被欧几里得《几何原本》第二卷(比例论)收录。并且和狄德金于1872年绘出的无理数的现代解释基本一致。21世纪后的中国中学几何课本中对相似三角形的处理,仍然反映出由不可通约量而带来的某些困难和微炒之处。

第一次数学危机表明,几何学的某些真理与算术无关,几何量不能完全由整数及其比来表示。反之,数却可以由几何量表示出来。整数的尊崇地位受到挑战,古希腊的数学观点受到极大的冲击。于是,几何学开始在希腊数学中占有特殊地位。同时也反映出,直觉和经验不一定靠得住,而推理证明才是可靠的。从此希腊人开始从“自明的”公理出发,经过演绎推理,并由此建立几何学体系。这是数学思想上的一次革命,是第一次数学危机的自然产物。

回顾在此以前的各种数学,无非都是“算”,也就是提供算法。即使在古希腊,数学也是从实际出发,应用到实际问题中去的。例如,泰勒斯预测日食、利用影子计算金字塔高度、测量船只离岸距离等等,都是属于计算技术范围的。至于埃及、巴比伦、中国、印度等国的数学,并没有经历过这样的危机和革命,也就继续走着以算为主,以用为主的道路。而由于第一次数学危机的发生和解决,希腊数学则走上完全不同的发展道路,形成了欧几里得《原本》的公理体系与亚里士多德的逻辑体系,为世界数学作出了另一种杰出的贡献。据史籍记载,古代的希腊和中国,很早就发现了无理数。然而东西方却通过不同的途径来认识和发展无理数的理论:希腊人着眼于几何量的长度关系,从线段不可公度的几何角度入手,用逻辑方法进行探讨;中国人着重满足实际应用的数的运算,从开方不尽的计算过程入手,通过计算方式来认识并建立其法则。[5]

但是,自此以后希腊人把几何看成了全部数学的基础,把数的研究隶属于形的研究,割裂了它们之间的密切关系。这样做的最大不幸是放弃了对无理数本身的研究,使算术和代数的发展受到很大的限制,基本理论十分薄溺。这种畸形发展的局面在欧洲持续了2000多年。

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