一篇关于无理数的奇文

这是一篇搞笑的奇文,内容仅供娱乐,不可当真!如有雷同,纯属巧合!

我喜欢奥数,但我没想过在不起眼的数字中,竟然藏着宇宙最大的秘密,这要从”无理数”说起。

三年级时我开始学奥数,一次偶然的机会,我听奥数课的洪老师介绍了无理数。这个无理的家伙,竟然在我脑海里盘旋了好久。直到有一天,我突然发现,无理数并非无理。我为此和洪老师在教室里进行了一场大辩论,我努力告诉洪老师,无理数不存在。结果我说服不了老师,老师也说服不了我。

转眼之间我已经上了5年级,无理数也早已被我抛之脑后。直到上周和爸爸的一次聊天,再次激发了我关于无理数的兴趣。

爸爸正在写一篇科普文章,讲到了很多物理学和数学知识。他告诉我,历史上有过三次数学危机,影响了整个数学的发展。第一次,是由希伯索斯发现无理数而引发,第二次,是牛顿和莱布尼兹发明微积分之后,由贝克莱提出的无穷小悖论,第三次,是在康托尔创立了集合论之后,罗素提出的著名的理发师悖论。爸爸说,三次数学危机的根源都是一样的,关于”极限”的问题。这个问题至今仍然没有解决,人们号称的解决,其实都是不断转移矛盾。这就是所谓的奥运火炬现象。意思是,矛盾依然故我,只是通过不断变换的论述方式往下传递。在应用的领域,人们更多的是一种鸵鸟心理,对这些矛盾视而不见。

无理数居然有这么重要的历史地位,而且至今谜底还没有揭晓,这激发起了我的浓厚兴趣。爸爸给我讲了无理数的诞生历史,这是一个让人扼腕叹息的悲剧故事。

在古希腊,有个叫毕达哥拉斯的年轻人正背着柴上山。一位学者看到他之后对他说,从你砍柴的系统性思维来看,你是一个数学天才,每天上山砍柴可惜了。毕达哥拉斯毅然决然的扔掉手中的斧头和柴,远渡重洋去求学。在名师的带领下,他的数学天赋马上就碾压所有人。他最大的数学成就,就是发现了毕达哥拉斯定理,或者叫勾股定理。后来,他的兴趣向哲学延伸,形成了毕达哥拉斯学派。他的学派有一个信仰,万物皆数,世界上的一切事物,都可以都可以用数或者数之间的关系式来表达。当然啰嗦一句,这里的数是指自然数,因为学派认为万物都是由非常小(小到人眼看不见)的珠子串起来的,单个珠子是不可割裂的。所谓数之间的关系式,就是两个自然数的比值(珠子颗数之比),也就是相当于分数。

可是200年后,他的门徒希伯索斯却发现了无理数,也就是无限不循环小数。古希腊的人们都信仰,世界的结构是确定和优雅的。所有的数,在一条足够长的线上,都可以找到属于自己的位置,也就是可以写成一个分子和分母都是整数的分数形式。比如说整数2,可以写成2/1,有限小数2.3,可以写成23/10,循环小数2.(1),可以写成19/9。可是希伯索斯发现,边长为1的正方形的对角线长度√2,是一个无限不循环小数,也就是后来被人们称为无理数的东西,这意味着√2在那条线上将无法找到属于自己的位置。古希腊的人们心中优雅而井井有条的世界,突然变得不确定和丑陋起来了。

希伯索斯被暴跳如雷的学长们扔进大海里淹死了,这是一个悲剧。可是无理数却很快被人们确认了。至今为止,我们所知道的无理数,包括大多数自然数的平方根,还有圆周率π。

这个故事深深地吸引了我。我告诉爸爸,早在3年级的时候,我已经证明了,无理数不存在。爸爸为了鼓励我独立思考的习惯,以好玩的心态,假装认真的听我来说自己的想法。可是结果让爸爸大吃一惊!我的证明,抓住了问题的实质!爸爸说,世界的奥秘藏在”极限”中,他正在尝试用数学方法解开这个奥秘。而我关于无理数不存在的证明,正好佐证了他的思想。

爸爸说,要破解数学史上所有的难题,一定要解开这个奥秘。一旦我们得到了谜底,大自然的一切都将圆满天成,美妙得不可思议,让人只有惊叹和心醉。那么如何解开这个奥秘呢?爸爸说,要用回溯法!回溯法的思想是,当我们在某条道路上走不通了,我们必须回到之前的假设上,换一条道路重新探索。如果仍然走不通,就必须回到更加早的道路上,探索其他的可能性。

爸爸说,回溯法是科学史上最重要的基本方法。每一次划时代的新发现,都是重新回到更基本的假设上,推翻人们心中似乎不容置疑的”常识”,换一个可能性进行探索,只要它在逻辑上自洽而无矛盾。由于每一次重大的回溯,都是一片新大陆,所以都会带来一次天翻地覆的大变革。量子力学就是用了回溯法,推翻人们心中对物质和运动的刻板印象,才带来了一个全新的时代。

爸爸接着说道,回溯法最大的障碍,就是人们心中顽固不化的”常识”。我们必须勇敢的提醒自己,当你排除了一切不可能的结论之后,剩下的东西无论看起来多么离奇,也必然是事实。三大数学危机已经告诉人们,最根本的矛盾就在最初的假设上,所以我们必须用回溯法解决问题。如果固执的沿着旧方向继续往前走,我们只能迷失在越来越复杂的死胡同里。

那我们到底应该回到哪里去呢?回到牛顿时代!牛顿说,△x=0并且△x≠0。这看上去完全是矛盾的,但是看上去的矛盾,实际上并不一定真的矛盾,就像量子力学史上,海森堡发现p×q≠q×p一样。所以我们要勇敢地去验证牛顿的结果。如果这个结果非常可靠,那么不管它多么矛盾,多么违反大家的常识,我们也要敢于揭开它的面纱,探究面纱背后的真相。

那牛顿这个看起来矛盾的式子,到底有什么不为人知的秘密隐藏其中呢?我们知道,微积分的应用十分广泛,而且取得了辉煌的战果。这说明牛顿这个看似矛盾的说法,其实是合理的。柯西的极限理论,只是一种精美的包装,使它看起来很科学和严谨,而康托尔的集合论,就是”奥运火炬”的现象,把矛盾传递到集合的关系中去。这些东西可以在应用上满足人们的”鸵鸟心理”,但并没有真正去了解牛顿的式子背后的真相。

现在是时候揭开面纱,来看看谜底了。长期以来,人们都认为△x≠0才是真实的,而△x=0只是为了运算方便而做的一种假设。但人们的常识是不可靠的,我们必须用数理逻辑来说话。让我们演算一下无限小数吧,看看可以得到什么。

我们知道,一个末尾不是0的小数,它的平方的末尾也一定不是0。已知√2的平方是2.00……0(末尾补上无穷多个0),所以有√2=1.414…..00…..0也必须以无穷多个0结尾。也就是说,我们得到了0的无限循环。所以无限不循环小数是不存在的,也就是说,无理数不存在。同时这也说明了当△x无限缩小后,就变成了0.00……00,也就是等于0。所以正如量子力学上著名的波粒二象性那样,△x既是0又不是0。这就是我发现的”零非零二象性”。

老子的《道德经》中有一句名言,道可道,非常道。名可名,非常名。这次关于无理数不存在的研究,也佐证了这句名言。天地万物运行的规律,是不能用人们心中固执的常识和刻板印象来解释的。

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