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小小的根號二為什麼能引發數學危機?差點毀了數學的發展

小小的根號二為什麼能引發數學危機?差點毀了數學的發展

古希臘畢達哥拉斯學派認為,「萬物皆數」(指整數),即數學的知識是可靠的、準確的,而且可以應用於現實的世界,數學知識可以由於純粹的思維而獲得,不需要觀察、直覺和日常經驗。

不過畢達哥拉斯的門徒希伯斯卻不這麼認為,認為除了整數和分數,還存在著其他一些「新數」。畢達哥拉斯學派認為世界上只存在整數和分數,除此以外,並不存在其他數。因此,在當時的畢達哥拉斯學派影響下,如果有人提出新的數,將會動搖了這個學派的基礎,引起畢達哥拉斯學派的恐慌和迫害。

文明的進步不會因為某個人或某學派阻擋,而停止前進。過了不久,一些人就發現一個問題:計算一個邊長為1的正方形對角線時候,發現無法用整數或分數來表示該對角線的長度。

畢達哥拉斯學派為了證明「萬物皆數」這句話是真理,該學派所有人花盡心思,動用一切力量去計算邊長為1正方形對角線的長度,想搞清楚這到底是一個什麼數。

隨著問題不斷深入研究,很多人都產生這樣一個疑問:世界上除了整數和分數之外,是不是還真的存在著別的數?只不過這樣的疑問在當時來說,顯得太大逆不道,大部分人沒敢繼續往下研究。

小小的根號二為什麼能引發數學危機?差點毀了數學的發展

世界上總會有第一個吃螃蟹的人,畢達哥拉斯學派的希伯斯就是這樣的人。他花費了大量的時間和精力去研究這個數(即根號二),經過大量的研究之後,希伯斯得出結論:這個數(即根號二)既不是整數也不是分數,是當時人們還沒有認識的新數,屬於一個新的發現。

註:根號二,人們發現的第一個無理數。

希伯斯認為除了整數和分數之外,還存在著一種新數,基於整數和分數合稱為「有理數」,後來人們把這種新數就取名為「無理數」。

這個「新數」的發現本可以直接促進當時數學和人類文明的發展,只不過畢達哥拉斯學派的人卻視之為洪水猛獸。他們為了維護學派的威信,嚴密封鎖希伯斯的發現,甚至發出通告:如果有人膽敢泄露出去,就處以極刑—活埋。

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紙永遠包不住火,不管畢達哥拉斯學派怎麼封鎖或恐嚇,希伯斯的發現最終還是被世人所知。因為其他人也發現這種「新數」的存在,如面積為3、5、6……的正方形,它的邊長就無法用整數和分數來表示。

隨著時間的推移,無理數的存在逐漸成為人所共知的事實。

畢達哥拉斯學派認為然而希伯斯背叛了自己的老師,背叛了學派,把所有怒火燒向他,準備把希伯斯活埋。

希伯斯聽到風聲之後,馬上逃走。

希伯斯在外漂泊無定,流浪了好幾年,但心裡對家鄉的思念越來越深,他冒著被抓的風險偷偷地返回希臘。在返回的途中,希伯斯在地中海的一條海船上被畢達哥拉斯學派的門徒發現,他們殘忍地將希伯斯扔進地中海。

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為什麼畢達哥拉斯學派會這麼恐懼無理數的發現呢?

古代人們都是從實際生產生活過程中發現數學,再運用數學知識去解決實際問題中去,古希臘亦是如此。如在日常生活中要度量各種量,像長度、重量、時間等,整數和分數就是通過解決實際問題過程中產生的數學概念。

居於當時的時代背景,用整數和分數就可以解決人們生活當中的所有問題。畢達哥拉斯學派就認為,「萬物皆數」。

因此,希伯斯的無理數發現,對於當時全部依靠整數建立起來的畢達哥拉斯學派,可以說是一次致命的打擊,推翻了畢達哥拉斯的著名理論,從而也引發第一次數學危機。

小小的根號二為什麼能引發數學危機?差點毀了數學的發展

第一次數學危機不僅衝擊了畢達哥拉斯學派,同時也標誌著西方世界無理數研究的開始。

第一次數學危機作為數學史上的一次重要事件,起因是根號二的發現,以無理數的定義出現為結束標誌。同時也讓人們認識到數可以由幾何量表示出來,並由此建立了幾何學體系;數學結論不能只靠直覺和經驗來得到,更需要通過推理證明來求證等,這些都是第一次數學危機的產物。

不過,任何事件的影響都會有正反兩方面,古希臘人雖然通過第一次數學危機建立幾何體系,促進數學的發展,但也走向另一個極端,即把幾何看成了全部數學的基礎,「數」屬於「形」的一部分,分割了「數」和「形」之間的關係,導致算術、代數等與數有關領域的研究和發展受到了極大的限制,錯失了讓數學得到進一步發展的機會。

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