我们由自然数出发:1,2,3,...
1是1,2是2,3是3,...
记为:1=1,2=2,3=3,...
现在引入一种运算:加法,
使:1+1=2,2+1=3,...
现在引入一种逆运算:减法,
使:...,3-1=2,2-1=1,...
这里出现一个问题:1-1=?
记:1-1=0,将自然数域扩展为整数域,...
我们发现,如果不定义运算符,+,我们无法获得无限大的自然数概念,如果不定义运算符,-,我们无法获得零和负数的概念。
1,2,3,...可看作是有确定所指的名词,好像“苏格拉底”,“白马”,...
单纯考虑名词的集合,如:"1,2,3",我们无法达到超出1,2,3,...的知识,只能是:1是1,2是2,3是3,...式的同义反复。
运算:+,-是施加于名词(指称事物)的操作,动作。这种操作可以是人的主观规定,也可以是人对事物关系(事物因运动变化而具有关系)的表示。
数与数因运算联系起来,构成算数系统而具有某种结构。我们由+,-两种最简单的运算开始讨论。
+把所有自然数都联系起来,任何两个自然数做加法都是合法的,仍然是自然数(封闭性)。但任何两个自然数做减法则不一定合法,1-1=?
在对数字玩弄减法之前,我们很难想像零和负整数。但当面对1-1=?这样的问题时,我们就发现了“新”对象“零”,继续玩弄数字0-1=?于是我们就发现了负整数。...于是我们把自然数扩展为整数。这样就保证了减法运算的封闭性,我们说我们的知识因此而获得增长。
现在的问题是:关于整数的知识是否本质地蕴含于关于自然数的知识内?
如果不定义+,我们是无法由有限的自然数1,2,3认识到任意大自然数的。如果不定义-,我们是无法认识到0和负整数的。我们的认识超越自然数的能力并非来自其自身,而在于我们能够玩弄数字。
类似地,我们可以继续定义乘法:2x3=2+2+2=6,...,乘法在整数域上满足封闭性。我们可定义乘法的逆运算除法,任意两个整数相除可以不是整数,除法在整数域上是不封闭的。我们将整数域扩展为有理数域,除法在有理数域上满足封闭性。
我们可继续定义乘方:2^2=2x2,3^2=3x3....,乘方在有理数域上是封闭的。但乘方的逆运算开方在有理数域上则是不封闭的,如sqrt(2)无法表示为两整数之比,我们需进一步将有理数域扩展为实数域,才可使得对任意正有理数的开方有所指。
需要指出的是由"1,2,3"扩展到自然数是本质的飞跃,而由有理数扩展到实数是另一个本质的飞跃。由"1,2,3"到自然数是由有限到无限的飞跃,而由有理数到实数则是可数的无限到不可数的无限的飞跃。
总之我们通过对有限对象进行有限步骤的推理就获得了关于实数(不可数的无限)的知识。
因 此关于操作或运算的研究就是非常重要的,玩弄数字使我们获得关于数学的新知识。用语言来类比数学,语言活动正是对名词和概念的玩弄。虽然话总是一句一句说 的,但因谓词的存在,语言就有了玩弄名词和概念的能力,有限句话就能有表达属于无限对象的能力。表达能力意味着把握知识的能力,这意味着当我们陷入某种语 言困境时,正是我们获得新知识的好机会。
大胆地玩弄语言,就像我们玩弄数字一样。