什么是正整数 数学太抽象?来看看正整数的来源你就明白了

数学中有很多抽象概念,人们一般认为这些抽象内容难懂,比如,罗素悖论(理发师悖论) 。其实不然,当我们明白了科学抽象的特点 , 再来理解罗素悖论就不是难事 。科学抽象不容易直接说明,我们先通过介绍数字抽象来帮助理解 。

正整数的来源

来看一个具体例子 。相信大家对正整数并不陌生,它应用得如此普遍 , 生活、生产都少它不得 , 哪怕没读过书的人都常常跟它打交道 。在我们看来,好像正整数一直如此,它如此简单 , 如此纯粹;然而,当我们历史地考察它,就能发现正整数的秘密 。原来它也来源于人们的实践 , 它也经历了从无到有的漫长发展的过程 。接下来我们就来了解正整数的前世今生 。
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做一个简单的分类,正整数诞生的过程大致可分成数的抽象、数的系统、任意可能的数三个阶段,当然,这三个阶段并不是严格的顺序关系,总会有难以严格区分的上个阶段到下个阶段的过渡状态 。
1.数的抽象
数的抽象过程大致分为三个阶段 。在第一个阶段里,为了能够趋近足够程度的利,规避足够程度的害,从而存活下去,人们需要从整体上把握数的性质 。具体来看 , 比如说,原始人在狩猎和采摘的时候就必须能判断猎物和果实的多少 。哪棵树上果实多,那就先采哪棵树 。对物体集合多少的判断是一种感性认识,人们从整体上把握,不需要具体分析,这是第一个阶段的特点 。这就好比我们面前有两堆苹果,一堆以个为单位计,一堆以十个为单位计,我们瞄一眼就知道哪堆多哪堆少了 。
但是很多时候仅定性地判断多少是不够的,人们还需要具体知道多了多少,少了多少 。因此,就出现了掰指头数数,结绳计数等计数方法 。这就到了第二个阶段的抽象,人们把数看成是物体集合的一种附属性质 。这一阶段,人们想表达五个苹果时,很可能就会说手指一样多的苹果 。
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在实践中,人们大量地计数,发现神奇的手不仅可以数五个苹果,也可以数五头野猪,还可以数五只小鸟 。于是,不知经过了多少次数数的过程,人们意识到不同的物体集合有一种公共的性质——等数性 。就是有同样数量的集合可以用一个数来衡量 。到此 , 人们就创造出了抽象的数,它表达了物体集合的数量特征 。
2.数的运算与系统
仅有数是满足不了人们实践的需要的,很多时候人们采摘完果实要合到一块,重新数一遍就特别麻烦 , 加法就在这样的需要中诞生了 。数字相加的时候会碰到一种特殊情况:很多个相同的数相加 。这个时候,人们连加法也嫌麻烦 , 就创造了乘法 。我们小学的时候都学过,2乘以3和3乘以2含义是不一样的,一个是3个2相加,一个是2个3相加,但他们有相同的结果6 。在大量这样的例子中,人们发现了乘法是有交换律的,于是我们常常忽略乘法的具体含义加以形式地运用 。有些时候吃掉了或者坏掉了一些果实 , 这就产生了减法 。有一些时候,需要平分一堆物品 , 这就有了除法 。
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有了运算之后,数字就不再是一个个孤零零的 , 它们之间有着以运算表达的诸多关系,例如2、3、6间就有关系2乘以3等于6,2、3、5间有关系2加3等于5,2、3间还有关系2乘以3等于3乘以2……这样,所有的数字和运算一起构成了一个系统,具有一定的关系和规律 。
3.数字符号与任意可能的数
原始人在采摘和狩猎的时候有一定的分工,需要彼此间互相协作 。因此 , 人们计数不仅要自己心里清楚,还需要与同伴沟通,让他们也清楚 。然而,数字是一种抽象的概念,是物体集合的一种共性,现实中不存在相应的实体 。要表达,就得用一些记号来表示数字,慢慢地 , 就诞生了表达数字的符号 。其实,不仅是数字,语言本身就是符号 。符号不是表达数字的一件附属品,它跟数字紧紧融在一起,合为一体 。如果我们说1,我们会想到表达数字的符号“1”,而不会想到具体的物体集合,比如1件衣服、一根香蕉,尽管1是从它们之中抽象出来的 。
数字符号给了人们运用大数的可能性 。如果靠数手指头计数,超过10就得用脚趾头了,超过20用上脚趾头也不够 。结绳计数,超过100也就很难数清楚了 , 更不用说更大的数 。但有了数字符号,人们就有可能对很大的数字计数和运算 。最成功的数字符号体系就是印度人创建的阿拉伯数字 , 它最大的特点是位置计数,这给计数带来了极大的便利 。
在运用大数的过程中,人们发现了正整数的一个特点:只要有个正整数,那么它就可以加1 , 加1,再加1 。于是人们把具体的数字拓展到可能的数字 , 这构成了人们对无穷认识的原始来源之一 。从此,正整数便是无穷的,具体含义是说正整数具有无限延续下去的潜在可能性 。
什么是正整数 数学太抽象?来看看正整数的来源你就明白了

【什么是正整数 数学太抽象?来看看正整数的来源你就明白了】
数字抽象的三个阶段启示了科学抽象的原理 。在这里,我们不对科学抽象做详尽地考察 , 仅就之前讲述中体现出的特点做一简短的说明 。

科学抽象

在科学抽象中,实践和抽象交互作用 。首先 , 实践提供了抽象的素材,抽象的成果服务于实践 。其次 , 抽象是一系列的过程,前一阶段抽象的成果不仅是进一步实践的工具,也可以成为后一阶段抽象的来源 。每一次抽象,都以之前实践和抽象的共同结果为基础 。实践中提出的问题提供了抽象的动力和方向 。
抽象以事物间的共性为前提,是在考察大量具体事物的基础上做出的 。因此,抽象成果的应用范围就特别广泛 。拿数字来说,凡是具有数量特征的事物,都可以成为数字应用的对象 。
抽象成果的应用有其局限 。例如1加1等于2,这是在大量具体的计数过程中抽象出来的,但并没有涵盖世界上所有可能的情况 , 因此它在应用时不得不考虑范围 。一个苹果加一个苹果是两个苹果,一根香蕉加一根香蕉是两根香蕉 , 这都没有问题;但一升酒精加一升水就不是两升液体 。
我们使用以上科学抽象的原理来探讨悖论问题 。哲学中喜欢谈一个悖论:世间唯一不变的是变化本身 。那这句话是不是会变化呢?其实,这句话不过是一个抽象的结论而已 , 它是在考察大量具体事物的基础上抽象来的,也正因如此,这句话也就有它的适用范围 。它归纳的是具体事物的情况,并没有考虑抽象的事物 。所有具体的事物都在变,这没有任何问题 , 至少历史发展到今天,人类认识到的所有具体事物都是变化的,没有一个反例 。然而,抽象的事物不变的就太多了,不仅这句话不变,1加1等于2的关系也从未变过,今后也不会变;规律是永恒的这个结论也不会变;并不是自从地球诞生之日就存在人类这个论断也永远不变……
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悖论自身并不是什么特别神奇的事情 。我们说出现悖论,无非是和我们的逻辑发生冲突了,例如罗素悖论 。或者和我们的直观发生冲突了 , 例如芝诺悖论中阿喀琉斯追乌龟的悖论 。可是,逻辑出现矛盾是再正常不过的现象 , 只有现实世界自身永远不会互相冲突 。我们使用罗素悖论来做以说明 。
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罗素悖论是用集合来描述的,不好理解 , 我们讨论容易理解的理发师悖论版本 。一个地区只有一个理发师,他说:“我只给所有不给自己理发的人的理发 。”那他给不给自己理发呢?如果不给自己理,按他说的话他就该给自己理;如果给自己理 , 按他说的话他就不该给自己理 。无论怎样,都有矛盾 。这到底是怎么回事呢?
其实 , 前面说过,逻辑完全可以违背,不能违背的是规律 。只要明白这一点,罗素悖论就没有神奇的地方 。而且,理发师说这话有其应用范围 , 不能应用到他自身上,这样就可以规避逻辑矛盾了 。
什么是正整数 数学太抽象?来看看正整数的来源你就明白了

如上,若不注意科学抽象的特点,得出陷入“死胡同”的悖论,便不是稀奇事 。因此,应当考虑抽象成果的应用范围,逻辑只能且必然会尽量与现实世界相符合 。数学的生命力的源泉就在于它的概念和结论尽管极其抽象,但却如我们所坚信的那样 , 它们是从现实中来的,并且在其他科学中,在技术中 , 在全部生活中都有广泛的应用 。


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