如何理解0?0为什么不能做分母?0与无限对应宇宙的起点和终点

朝宗惊鸣 2024-06-01 11:25:01

公元525年,基督教神学家迪奥尼休斯·依希格斯建议将耶稣生年定位为纪元原点,罗马教庭批准了他的建议,这就是公元纪年的由来。诡异的事情出现了,公元前一年之后,紧跟着的是公元第一年,中间没有零年。这相当于坐标轴上直接从负1跳到正1,中间没有零,为什么没有公元零年呢?

这是因为在公元525年的时候,人们还不知道零的存在。零是所有数字中最神秘的,它的出现改变了人类认知宇宙的方式。

时间要回溯到公元前450年左右,古希腊哲学家芝诺提出了一个反常识的思想实验。他说世界上跑得最快的人叫阿基里斯,这个人追不上一只乌龟。人怎么可能跑不过乌龟呢?这不是胡说么。但是当时最聪明的学者聚在一起,却没有人能够驳倒芝诺。

芝诺是这么说的:假设阿基里斯的速度是每秒一米,乌龟的速度是每秒1/2米,乌龟的出发点比阿基里斯提前了一米。阿基里斯开始跑步,他只用一秒就追上了乌龟,但是在这一秒里,乌龟也在向前移动。他前进了1/2米。没关系,阿基里斯速度很快,在0.5秒钟内便追上了这1/2米的距离。然而此时乌龟又向前爬了1/4米,这不算什么。在0.25秒内,阿基里斯再次追上了这段距离。可是就在这电光火石之间,乌龟又向前挪动了1/8米。无论阿基里斯怎么跑,乌龟总能制造出无穷的起点,而且在起点与阿基里斯之间制造出一个更短的距离。也就是说,在无限细分的时间里,阿基里斯怎么也追不上乌龟。

每个人都知道,人是不可能追不上乌龟的,但是芝诺又似乎没错,在趋向静止的时间之河里,乌龟总是领先。这到底是怎么回事呢?

其实这和古希腊人的哲学思想有关。古希腊人认为,宇宙是永恒的,时间是永恒的,宇宙永远存在,无始无终。不存在一个虚无的宇宙,因为没有虚无,所以古希腊人不知道世界上有零的存在。

不知道零和阿基里斯追不上乌龟有什么关系呢?咱们来解释一下这个问题。阿基里斯先用一秒追平了他与乌龟之间的距离,然后又用0.5秒追平了乌龟与他之间产生的第二段距离。然后再用0.25秒追平了乌龟与他之间产生的第三段距离。就这样不停地把距离与时间细分下去。

就会产生一个数列:1+1/2+1/4+1/8+…+1/2^n。随着2的n次方越来越大,这个数也就越来越趋近于无限,无限分之一就会等于零。也就是说,阿基里斯追乌龟的旅程实际上会有一个终点,终点就是他们完全重合的时候。因为没有距离了,这个位置就是零。而整个数列的最大值等于二,也就是说,阿基里斯最多只有两秒就会超过乌龟。这就是实际的结果,虽然古希腊人没有参透问题的实质,但是零已经隐约地透露出他存在的信息。

然而有关零的发现还要等到700-800年之后。时间来到公元第三或第四世纪,印度教成为印度半岛最重要的宗教。古印度人接受了这样一种思想:宇宙万物都产生于虚空之中,湿婆神既是创造之神,也是毁灭之神。他是终极的虚空与至高的虚无。

如果宇宙是从无中生有,这个无应该怎样来表示呢?有一份保存在牛津大学波德利图书馆的手稿,是最古老的印度文本之一,被称为巴克莎莉手稿。根据碳定年测定,其中有些内容的历史可以追溯到公元第三或第四世纪。在其中一页上有一个小黑点,古印度学者认为这个小黑点就是零。这是我们距今为止发现的最早的零。

虚无要使用零来表达,零不是不存在,只是以前的人类没有认识到。零的形态就是137亿年前那场创世的大爆炸,宇宙是由一个密度极大且温度极高的奇点演变而来的,这个奇点就是零。古印度人似乎窥破了宇宙诞生的奥秘。

时间再到公元628年,印度数学家婆罗摩基多写下了一本旷世奇作,《婆罗摩历算书》。这本书是旷世奇作一点也不为过,这是迄今为止第一本把零当做一个普通数字使用的著作。

婆罗摩基多给出了零的计算法则,正数乘以零、负数乘以零和零乘以零都是零。这些和今天的运算法则是一样的,但是普罗摩基多认为0÷0也等于零。今天的数学家认为这是错的,因为零不能做分母,除以零是没有意义的。

时间再到1202年,一位叫莱昂纳多·斐波那契的意大利小伙子跟着父亲在北非经商。那时阿尔及利亚被奥斯曼帝国统治,流行的是阿拉伯文化。斐波那契突然发现阿拉伯人的数学太厉害了,尤其是阿拉伯数字比起罗马数字要高效得多。

斐波那契就请阿拉伯数学家教他数学,深入了解之后,他才知道原来阿拉伯数字也不是阿拉伯人发明的,而是从古印度流传过来的。他把他的数学知识写成了一本书,叫《计算书》。零终于在亚欧大陆上统一起来了。

欧洲的数学家很快就发现,除以零是一件违反逻辑的事。乘法和除法本质上是一个逆过程,除以x实质上是寻找一个数,这个数乘以1/x之后会得到同样的数。如果存在这个数,就称为乘法逆元。比如说,6÷2=3,而6乘以1/2也等于3,所以2的乘法逆元是1/2。同理,40÷5=8,而40乘以1/5也等于8,所以5的乘法逆元是1/5。也就是说,任何数和它的乘法逆元相乘都等于一。

如果我们想除以0,本质上就是要寻找它的乘法逆元1/0,让1/0乘以零等于一。但是我们知道,任何数乘以零都等于零,所以零不能以1/0为它的乘法逆元。因此,零不能做分母,零做分母是一件违反逻辑的事。

时间来到1425年,意大利著名建筑师布鲁内莱斯基画了一幅奇怪的画,以前从来没有人见过这样的画。画里的空间好像全部都指向了一个点,离这个点越近,离观察者就越远,受到的压缩程度就越大。如果这个点足够远,一切事物,陆地、海洋,甚至行星星系都可以压缩进这个零维的点。所以这个点不但是零,也是无限。这个点在今天的绘画学上称为灭点。

在布鲁内莱斯基画出灭点之前,所有的画都是平的。像这幅十字军东征图,就没有透视关系,骑着马的十字军领袖和城堡差不多大,而城上的弓箭手又变成了小矮人,这些都是扁平失真的二维影像。

有关灭点,还有一个非常有趣的故事。有一位德国主教叫尼古拉斯·库萨,他与布鲁内莱斯基是同时代的。他从长时间的观测夜空,最后他得出了一个结论:地球不是宇宙的中心。大主教是怎么得出这个惊人的结论的呢?因为他没有在宇宙中看到任何的灭点。

布鲁内莱斯基的画,使欧洲的数学家们意识到空间中似乎存在着虚无。欧洲人继续用几何透视摸索着零与无限的关系。

时间来到1854年,天才数学家黎曼在哥廷根大学做了一次演讲,《论作为几何基础的假设》,正式开创了黎曼几何。黎曼在研究曲面时发现,可以将球体投射到复数平面上,让球体的南极与0重合。假如在球体的北极处放置一个光源,那么,球体上标注的所有图形,比如圆形,都会在平面投射下得到相应的阴影。只有南、北两个极点是例外的。南极点没有变化,为零。不通过南北极点的圆投影就是圆。而北极点最有趣,经过北极点的圆在复平面上的投影是直线。因为直线是没有尽头的,说明北极点实际上是无限的。

还有更有趣的,如果我们把x轴上的数用它的乘法逆元代替,就相当于乘以1/x。这种1/x的映射在数学里叫做全纯函数。这个时候,球体会翻转,倒置。如同倒映在镜子里,北极点成为了南极点,南极点则变为了北极点,零变成了无限。而无限则变成了零,也就是说,无限分之一等于零,零分之一等于无限。黎曼定义了无穷远点。

诡异的事情再次出现了,1/0中0居然成为了分母。正是因为黎曼的贡献,人类才正式准备好了窥探宇宙隐藏的秘密。

时间来到1915年,这一年,爱因斯坦发表了广义相对论,其中的数学基础就是黎曼几何。就在几个月后,有一位德国物理学家卡尔·史瓦西通过爱因斯坦的场方程计算出了第一个精确解。这个公式就长成这个样子。

史瓦西发现,当r等于零的时候,这个公式会产生一个奇点。零再一次做了分母,在这个点上,时空曲率无限发散。史瓦西说,宇宙中可能存在着一种奇特的天体。任何一个经过这种天体的人会立刻被引力吸进去,甚至光线也不能逃离这种天体。这是人类通过数学计算预言的一个奇特天体,这个天体叫做黑洞。

在1915年,可能谁也不会想到宇宙中真的有黑洞存在。美国喜剧演员史蒂文·赖特曾经说过一句非常睿智的话,他说黑洞是神除以零的地方。

在黑洞中,物理定律不存在,时间不存在。越接近奇点,时空曲率越大,曲率会最终趋向无穷。黑洞就在时空中撕裂出一个空洞。黑洞的质量极大,但是完全不占据空间。这的确是一个不可思议的天体,黑洞是一个不符合逻辑的存在。

零在什么时候不符合逻辑呢?就是零在当分母的时候。所以黑洞的确可以看成是除以零的地方。科学家认为宇宙也许会有尽头,在大爆炸后10的40次方至10的100次方秒之间,此时宇宙中只剩下了光子和黑洞。星系核心的大黑洞继续以引力效应维持着星系的结构,只不过这一次星系中没有任何星球,而是一大堆大大小小的黑洞。宇宙进入到了黑洞的时代,这些黑洞仍然会继续合并。

今天我们已经观测到了黑洞吞并黑洞时,会产生大量的光,所以直到黑洞纪,宇宙中仍然有光。但是随着时间的流逝,黑洞会在一种被称为霍金辐射的蒸散现象下慢慢的蒸发。总会有那么一天,最后一个黑洞也不存在了。

在大爆炸后10的101次方秒之后。随着宇宙无尽的膨胀,空间中的温度趋向绝对零度,光子也无法在空间中运动。最后连光子也化为乌有,只剩下无尽的冰冷与黑暗。宇宙的结局是无穷无尽的空间,可怕的是其中没有任何的物质。这是真正的空虚时代,科学家称为大寂灭的时代。宇宙始于零,但终于无限。

零与无限似乎解答了宇宙的命运。但是这种结果非常让人难以理解,为什么数学对我们所处的世界总是有指导作用?或者我们可以换种提问方式,宇宙为什么是可计算的?就像爱因斯坦说的,这个世界上最不可理解之事,就是它是可以理解的。这才是最细思极恐的问题,为什么宇宙不遗余力的让我们理解他的逻辑,理解他的结构,宇宙到底想带我们向何方?

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评论列表
  • 2024-06-01 22:34

    悖论斯坦,背叛数学由公理演绎证明特称命题的传统,号称证明全称命题公设公理。以光速不变假说祸害相对速度公理,祸害绝对时空,祸害能量质量引力等物理基本概念和认知方法,以二象性祸害自然科学的核心根基——确定性。祸害数学,祸害物理,终身搞骗,祸害极大极深极广。………是恶贯灵魂的彻底的人类公敌!!!狗屎都有用,欺骗有啥用?迷信蔑视自然的悖论斯坦,瞎搞科幻假说,人类将无法逃脱第六次地球生物大灭绝。———假说科幻骗子招摇过市,自然科学的基础就玩完了!

  • 2024-06-01 22:34

    自然绝对诚实,所有自然现象永远自洽,有确定性!!掷骰子结果是确定的。不观测就不能确定,观测(公理)不足,也不能确定。诚实的人服从公理和经验,想象骰子是1~6。大胆悖论斯坦祸害公理经验想象骰子是100,只好解释稀奇(骰子烂了卡了等)号称证明了,搞二象性。空间连续可入,位置精度没有任何极限,对应的速度当然也没有极限。电荷质量粒子大小不连续,电磁引力斥力也不连续(衍射条纹),都不是运动不连续不确定。测不准原理肯定是骗!观测能力不足一直都是人类认知自然的障碍,是不确定的源头 ,不奇怪。———测量精度与不确定是观测能力问题,不是物质属性,无关真假,当然不能用来否定或验证公理(自然有无之真)。真假确定性是科学的根本,“波粒二象性”是以真假不辨来祸害人类认知的核心根基———确定性。科学追求确定性,骗子招摇过市鼓吹不确定,以认知进化性否定绝对真理蔑视自然,是啥意思???他妈妈体重没测准还是他妈妈吗?

  • 2024-06-01 22:34

    悖论斯坦五大骗术:: ——1.蔑视自然创造反公理假说(骗),由反公理假说演绎方程(骗),号称证明全称假说命题(骗)。 ——2. 三流数学假装物理,创造虚幻数学“物理概念”,破坏基本概念和认知体系。尽搞些莫名其妙的虚幻数学“时空”、虚幻数学“质量”、虚幻数学“能量”。站在不同位置赏月(三维)的是人,看昨天明天日出(四维)的是活鬼(悖论斯坦)。 ——3. 以必然有不确定性的精度攻击确定性的引力公理,以认知进化否定绝对真理。以宏观现象为基础的电磁理论描述微观粒子电磁行为明显不足,以太灾难不奇怪,他却借机破坏伽利略变换(惯性系如同pi都是好用的抽象认知理想概念)! ——4. 指鹿为马,指马为鹿,“波粒二象性”,破坏认知自然的最核心根基——确定性。狗都认识自己的主人,不搞二象性。 ——5. 胡编难知,解释稀奇,无耻于悖论(脑袋小脸皮厚)。面对稀奇未知……诚实的人哑口无言,骗子天花乱坠!………水星进动证明的大笑话:—— A.号称公理证明是欺骗。 ——B.忽视了水星的电磁力等等影响因素(1974地外水星探测),居然弄出高精度?不是活见鬼就是见活鬼。

  • 2024-06-02 00:19

    0是闭环,循环,无限,1是开始,从无到有,从不可能变为可能,-1是终结,毁灭,归墟,

  • 2024-06-01 22:33

    数学公理概念符号源自观测经验,几人分配猎物当然可以理解,没有人如何分配猎物???

朝宗惊鸣

简介:热爱体育,探索未知宇宙