索尼克超声波吧 关注:27贴子:877
  • 2回复贴,共1

无理数是人类创造的还是自然界本身就客观存在的?

只看楼主收藏回复

回答很明确:无理数是一个客观的存在。是否说它是“自然界本身就存在的”,有点微妙,因为数字不是实物,是一种抽象的概念,你不可能像对待苹果、橘子那样去对待数字。但无论如何,无理数绝对不是人为构造出来的,人的正常思维模式也不会主动想到构造这样的东西,只会在发现之后被逻辑的力量说服而接受它。
历史上,人们发现的第一个无理数是根号2。在此之前,人们先是发现了勾股定理:直角三角形两边的平方和等于弦的平方,a^2 + b^2 = c^2。人们立刻就意识到,一个两边长都为1的等腰直角三角形,弦的平方等于2,弦的长度就是根号2。或者说,一个边长为1的正方形的对角线长度就是根号2。

画出根号2在数轴上的位置
在此之前,人们处理的所有的数都或者是整数,或者是两个整数相除,也就是说是有理数。那么问题来了,根号2能不能表示成两个整数相除呢?
仔细思考一下,就会发现答案很明显。假设有两个整数p和q相除等于根号2,也就是说,p^2 = 2*q^2。那么,请问p是一个偶数还是奇数?
如果p是奇数,那么p^2也是奇数。奇数除以2不是整数,但p^2除以2却得到q^2,这是一个整数,自相矛盾,所以p不能是奇数。
那么p是偶数喽?但这样就可以把p写成2k,k是一个整数,然后p^2 = 4*k^2,q^2 = 2*k^2。这样看来,q^2是一个偶数,q必然也是偶数。但是,这样p和q都是偶数,两者有公约数2,我们就可以把p/q这个分数化简,分子分母都除以2,得到新的一组p'和q',对它们再来问上面的问题。但凡是有理数,最终总是能得到一个不可化简的分数,使得分子分母没有公约数。可是对于根号2,这个过程无法结束!
因此,唯一合乎逻辑的结论只能是,根号2不能表示成两个整数相除,也就是说它不是有理数。不是有理数是什么数?那就是无理数了。
这个证明简单明了,任何人看了都会同意。现在,你对无理数的客观性还有疑问吗?


1楼2018-05-03 20:22回复
    无理数这个名称是人定义的,但无理数本身当然是自然界中存在的客观现象,最经典的无理数有两个,一是圆周率,二是自然常数e。在历史上,无理数名字的来源,是个让人悲伤的故事。
    在古希腊时代,研究数与自然奥秘的一些人武断的认为,自然界中只存在所谓的自然数和自然数的比值。而无法精确的表示成两个自然数之比的数是根本不存在的,也无法想象会有这样的数存在。这些人组成了一个围绕着数与自然奥秘的类似宗教组织的教派,被称为毕达哥拉斯教派,因为其祖师爷是毕达哥拉斯。而这种思想也正是毕达哥拉斯所倡导的。
    他认为自然的奥秘尽在数字之中,认识数字的奥秘就能了解自然,这种思想同时具有一定的科学性和神秘主义色彩,其实广泛的存在于世界各地,比如由于我们的肉眼只能看到五颗行星,因此让七这个数字具有了神秘主义的味道,五颗行星加日月,天上的这七颗星被认为是最重要的。
    回到正题,就在这个教派中,有一个成员,毕达哥拉斯的弟子之一,希帕索斯,却意外发现,标准正方形(边长为1)的对角线,无法精确表示为任何自然数的比值。注意,此处的数字1并没有任何单位,它是抽象的数字1。
    这个问题的核心其实就是根号2这个数字,不能精确的表示成任何两个自然数的比值,它是无限不循环小数。而任何有限的或者无限的循环小数都可以表示成普通的分数。至于根号2则来自于勾股定理的必然。实际上,早在四千年前的另一个文明——美索不达米亚文明也发现了根号2,并且他们将这个数计算到了小数点后10000位,并将它记录在了石板上!
    当然,只靠计算是无法证明根号2是不是无限不循环小数,因为也许循环发生在下一位呢?
    所以,希帕索斯是用毕达哥拉斯学派中一种常见证明法,反证法,来证明根号2不可能表示成两个自然数之比。
    假设对角线长度为a,且a=q/p,此处的q、p是化为最简分数比后的整数,即假设对角线长度可以表示为两个最简整数之比。即类似2/3这种情况而非4/6这种还可以继续化解的情况,对此,我们将其称为q,p之间互素。
    根据勾股定理,1+1=a2=(q/p)2,化简为2p2=q2,从这个算式可以看出,q2是偶数,那么q就只能是偶数,而q、p互素,所以p必须是奇数!
    如果q是偶数,即q=2b(b是自然数),带入2p2=q2中,得p2=2b2,那么,可以发现p也一定是偶数,这就与上段结论矛盾嘛。
    然而,希帕索斯的发现,当时并没有被公诸于世,他反而先被囚禁后被扔到海里淹死了,至于这是毕达哥拉斯的意思还是他的其它弟子们做的,历史的真相已经难觅。不过,希帕索斯虽然被害,但这个问题和他的证明并未消失,其它同情他遭遇的一些人,最终将这段历史记录了下来,流传到今天,而历史上给根号2这类奇怪的数命名的是鼎鼎大名的达芬奇,他将其命名为无理数,指的是人的无理,以纪念希帕索斯。


    2楼2018-05-03 20:23
    回复
      那发现第一个无理数后,这个数是用什么表述的?因为根号是在六百年前才发明


      IP属地:湖北来自手机贴吧3楼2019-07-09 17:50
      回复