无理数的发现和第一次数学危机

      我们都知道一个小的数减去一个大的数,正数就不够用了,于是我们定义了负数。数的家族扩大到了有理数。那有没有担心过有一天,打遍天下无敌手的有理数也不够用了,要怎么办?

       从2500多年的古希腊说起,古希腊时期经常被称为人类文明的童年时期,人类刚刚摆脱野蛮状态不久,认识事物的方式也就比较天真。他们认为世界的本源是水啊,火啊这些看得见摸得着的东西。但是有那么一群人在思想跳过了童年,直接进入了中学二年级,他们就是“毕达哥拉斯”学派的成员。他们认为世界的本源不是具有实体的东西,而是抽象的数。不过他们对数的认识都限于有理数的范围内,这是因为他们对数的认识都是从生活经验中得到的。他们认为宇宙万物都能通过整数和分数来解释,并且认为对有理数规则的掌握还以让他们获得和神零接触的钥匙。

        这种认识一直持续到公元前400年左右,学派中出现了一名震惊数学界的“叛逆”,这个人名叫希伯斯,他发现了一个神秘的数。希伯斯据说是毕达哥拉斯本人的学生,他的老师有一个了不起的发现,就是:直角三角形中两条直角边的平方和等于斜边的平方。后人称为:毕达哥拉斯定理,即咱们大天朝说的勾股定理。希伯斯发现:当一个等腰直角三角形的两直角边为1的时候,斜边长度怎么找也找不到!因为这个数必须要满足平方是2这个条件,希伯斯做了各种可能的尝试,终于意识到一个严峻的问题:有理数不够用了!

       希伯斯开始研究这个神秘数,最终他证明这个平方是2的数确实不是有理数,只能用一个新数来表示,这就是数学史上发现的第一个无理数:√2    

       这个神秘数的发现让毕达哥拉斯学派的大为震惊,传说这群用有理数解释万物的人实在无法接受无理数的存在,于是以渎神的罪名把希伯斯沉入大海......希伯斯虽然死了,但他发现的√2 却在数学界掀起了轩然大波,动摇了数的基本概念,形成了一次颠覆认识的大危机,史称第一次数学危机

       虽然有理数和无理数的名字只差了一个字,但实际上,对有理数的认识,基本上是从生活经验中总结而来。而无理数的发现,却脱胎于数学本身的规则,直觉和经验不一定靠得住,推理证明才是可靠的。可以说从这里开始,数学这个游戏才真正The Game Is On

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