身邊的科學(xué):部分也能等于整體嗎
來源:網(wǎng)絡(luò)資源 文章作者:奧數(shù)網(wǎng)整理 2018-06-01 14:49:53
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部分也能等于整體嗎
在一個(gè)大盒子里,裝著黑白兩種顏色的許多圍棋棋子,怎么才能知道哪種顏色的棋子多一些呢? 一種辦法是分別數(shù)出它們的個(gè)數(shù),進(jìn)行比較;另一種辦法是,每次同時(shí)取出一黑一白兩種棋子,一直取下去,如果最后只剩下某種顏色的棋子,就說明這種顏色的棋子多,如果剛好取完,就說明兩種顏色的一樣多。
但是,假如那個(gè)大盒子里裝著無窮多個(gè)棋子,那就沒有辦法把兩種顏色的棋子分別數(shù)出個(gè)數(shù)來、再比較多少了,因?yàn),至少有一種顏色的棋子是無窮多的。但是后一種辦法卻仍然可以使用:如果取了若干次之后,盒子里只剩下某一種顏色的棋子,就可知道這種顏色的棋子多,而且是多得多了。如果拿出一個(gè)黑的,總能再拿出一個(gè)白的;拿出一個(gè)白的,也總能再拿出一個(gè)黑的,就說明它們是同樣多的。
整體大于部分,這是一條古老而又令人感到無可置疑的真理。把一個(gè)蘋果切成三塊,原來的整個(gè)蘋果當(dāng)然大于切開后的任何一塊。但這僅僅是對(duì)數(shù)量有限的物品而言的。17世紀(jì)的大科學(xué)家伽利略發(fā)現(xiàn),當(dāng)涉及到無窮多個(gè)物品時(shí),情況可就大不一樣了。
比如有人問你:整數(shù)和偶數(shù)哪一種數(shù)多呢?也許你會(huì)認(rèn)為:當(dāng)然是整數(shù)比偶數(shù)多,而且是多一倍。如果從1 數(shù)到100,那么就有100個(gè)整數(shù),而其中只有50個(gè)偶數(shù)。那要是無窮多個(gè)整數(shù)和偶數(shù)呢?我們可以用“一一對(duì)應(yīng)”的方法來比較一下:
……-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6……
……-6,-4,-2,0,2,4,6,8,10,12……
對(duì)于每一個(gè)整數(shù),我們可以找到一個(gè)偶數(shù)和它對(duì)應(yīng),反過來對(duì)于每一個(gè)偶數(shù)我們又一定可以找到一個(gè)整數(shù)和它對(duì)應(yīng),這就是整數(shù)和偶數(shù)是一一對(duì)應(yīng)的,也就是說整數(shù)和偶數(shù)是一樣多的。
為什么會(huì)得出這樣的結(jié)論呢?這是因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在討論的整數(shù)和偶數(shù)是無限多的,在無限的情況下,整體可能等于部分。
在這一思想的啟發(fā)下,19世紀(jì)后期德國數(shù)學(xué)家康托爾創(chuàng)立了集合論。它揭示出:部分可以和整體之間建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,這正是含有無窮多個(gè)元素的集合的本質(zhì)屬性之一。它也告訴人們:不要隨便地把在有限的情形下得到的定理應(yīng)用到無限的情形中去。
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