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數字伴隨著人類社會的出現而出現,古時候人類為了便于記事,會在繩子上打個小結,又剛好人類有兩個手,每個手有五個手指。最初產生了1、2、3、4、5、6、7、8、9、10這樣的正整數。上古時期每個文明都發(fā)現了數字,只是阿拉伯數字最容易進行計數,以至于現在國際通行阿拉伯數字,不過阿拉伯數字不是阿拉伯人發(fā)明的,而是有印度人發(fā)明阿拉伯人把它傳給了世界。
0的產生要到很久以后了,之前人們用空來表示0,但是很不方便,偶然的機會0這個數字產生了。這是數字由正整數擴充到了0,0不是正整數它是最小的自然數。
隨著人類社會的發(fā)展,商業(yè)開始出現,在使用數字時人們發(fā)現,當用1頭豬換10只雞時,如果別人沒有10只只有8只,就記作欠兩只,欠兩只就是負整數。負數出現的更晚,直到和牛頓同時發(fā)現微積分的萊布尼茨還不認可負數。負整數和自然數(0和正整數)共同構成了整數。
數字的運算隨著數字產生而產生,開始只是加減運算,對于較大重復累加的數字,加法顯得特別麻煩,乘除應運而生。分數進入歷史舞臺,整數和分子分母都是整數的分數都有其具體形態(tài),我們現在稱之為有理數。
無理數的誕生是數字發(fā)現史中最悲慘的,古時候有一個畢達哥拉斯學派,他們認為萬物皆數,畢達哥拉斯定理就是他發(fā)現的,就是我們學的勾股定理。他有一個學生希帕索斯在研究正方形的時候,如果邊長是1,它的對角線的長度應該是√2,假設√2=a/b,則a、b同為整數且不可再約分,兩邊同時平方2=a^2/b^2,得出a^2=2*b^2,這時a^2一定是偶數a,也是偶數,且a^2能被4整除,兩邊同時約掉2,那么b^2是偶數,b也是偶數,至此a、b同時是偶數與假設不可約分相矛盾,進而√2不是任何兩個整數的比。這與畢達哥拉斯的萬物皆數相矛盾。無理數被發(fā)現,最后希帕索斯被無情的拋于大海中。
1844年著名數學家劉維爾寫出了下面這樣一個無限小數,a=0.110001000000000000000001000…(a=1/10^1!+1/10^2!+1/10^3!+…),并且證明a不可能滿足任何整系數代數方程,由此證明了它不是一個代數數。超越數被發(fā)現,超越數有無窮多個,但目前為止發(fā)現的超越數極其少,因為要證明一個數是超越數是很難的。著名的π和e都是超越數。所有的超越數都是無理數,實代數數、實超越數共同組成了實數,當然有理數和無理數也共同組成了實數。另外超越數的發(fā)現間接證明了尺規(guī)畫圓問題。
在解一元三次方程時,人們發(fā)現一元三次方程有三個解,大部分情況下會出現開負數平方。17世紀著名數學家、哲學家笛卡爾首先引進了虛數,后來人們用i來表示虛數單位。虛數i=√-1,完美解決了開負數平方的問題。實數和虛數共同組成了復數a+bi,當b等于0時,a+bi是實數,其它情況都是虛數,其中當a等于0時稱為純虛數。如果把復數放到坐標系內,我們會發(fā)現,實數只能有一條線a軸,純虛數有一條線bi軸,復數卻是整個平面。
數字的擴充到復數就告別了一段落,目前為止人類發(fā)現的最高等級數就是復數。重溫一下數字發(fā)現的歷程,加法的需要發(fā)現了正整數,減法的需要發(fā)現了0和負整數,除法的需要發(fā)現了分數,至此有理數全部到位。開方計算發(fā)現了無理數,偶然機會發(fā)現了超越數,實數全部到位。因為其它計算的需求發(fā)現了虛數,虛數和實數共同組成了復數,并建立了復平面坐標系。
延伸講個小猜想,數字還會擴充嗎?實數軸和每個實數都是一一對應關系,并且任何兩個不相等的實數其中間必定有一個數。個人認為這是一個悖論,假設實數a和b是兩個不同且緊緊相鄰的實數,則a和b中間只有一個數設為c,那么c這個數非常神奇,a和c、c和b一定是互不相等的數,但是它們中間不再有任何實數分布!所以0.9999……不等于1,哈哈哈!我不是民科,這個東西我還是不敢去推翻的。
前段時間看了一部科幻電影,說的是超光速飛行是很簡單的,導致很多宇宙文明都發(fā)現了,地球人卻錯過了一次次的機會,但因禍得福,我們的科學技術均衡發(fā)展,其他宇宙文明卻被超光速飛行羈絆了其它科學技術。最終要來地球要飯吃。所以,我剛才的實數悖論會不會是被微積分給羈絆了思想?數字已經由線發(fā)展到面,會不會發(fā)展到三維?歡迎點贊評論加關注。
張悅華