数学是一门严谨、逻辑的学科,数学为科学计算提供方法,数学成为近代科学的象征。
然而,数学代表现实吗?
答:未必!
由“1÷0=?”引发的深度思考!
1÷0等于多少?
小学时,老师就告诉我们1÷0是没有意义的运算(即在加减乘除运算法则中不存在1÷0的运算结果)。
如果有人强词夺理,打破砂锅问到底,一定要一个结果。
那么,答案是多少?
答案一:无穷大
1÷0=+∞
推理过程:把0看成是一个非常非常小的数,但不代表它为0,我们知道1除1/2=2,1除1/3=3,1除1/10=10,1除1/100=100,1除1/10000=10000,你会发现除数越小,得到的商越大 ,当除数飞常非常小的时候,我们就可以大致认为它等于0,但那只是无限接近于0,等于0时,除数无限小,商则无限放大,于是便有1/0=+∞。
然而,利用简单的乘除运算法则就可以证明它是不对的。
即+∞×0≠1。
答案二:0的倒数
1÷0=1/0。
推理过程:同理,把0看成是一个非常非常小的数,但不代表它为0,1÷0的结果就是0的倒数1/0。
然而,数学中0不能做分母。
所以,不存在0的倒数1/0。
探索:在数学中定义1为数值的基本单元,0的数学的意义是什么?
定理1:在数学运算中,0的数学意义只存在于加减运算中,在乘除运算中0没有存在的意义(0的数学意义是通过减法运算中等数相减抵消而产生的)。
定理2:在数学运算中,乘除运算必须以数值最小单位(如1)为基底,才能展开乘除运算。
定理3:一切有值数量(不等于0的数值)代表了“有”对应现实存在体,0代表了“无”没有现实对应物。
注:在数学中可以基于0“无”展开运算(比如0的乘法运算);然而,现实中,0“无”只能表示同量“有”(有值数量)之间的抵消(即加减运算),却没有与之对应的现实体。故而,0不能进行乘除运算。
举例:1-1=0,在减法运算中数学赋予了0存在的意义。同理,该运算法则适用于加法1+0=1。
再如,1×0=0,在数学乘法运算中是合理的。然而,它却不存在现实的物理意义。
比如,你手中有1个苹果,现在让你乘以0个苹果(即在你现有的基础上增加0倍)。现实中,你手中的苹果不会因为增加0倍而消失。
所以,严格意义上,1×0≠0。
故而,数学并不完全代表现实。
结论:本质上,数学是数学家们基于一种逻辑关系,通过假设某些基本元素,建立的严密运算规则。所以,数学与现实并不完全对应。数学描述的逻辑关系也不能完全刻画真实世界。
数值0就是数学家基于等数相减而假设的一个基本元素(现在中没有数量为0的物质体),同理,负数、虚数以及空间维数等等,都是数学家为了满足逻辑思维和运算规则而提出的假定元素。只有在数学运算中才能找到这些元素存在的意义,离开数学运算,它们没有现实存在的物理意义。
故而,当代物理学家疯狂利用数学推理构建物理大厦,这必然导致物理学脱离现实世界陷入纯粹理论构想之中。
数学与现实的分离
数学是由两部分组成的:假定元素和逻辑关系。
假定元素是数学的基本定义,如自然数、小数、负数、复数、虚数以及维数等概念。假定元素与现实的不对应是导致数学脱离现实的一种因素;
逻辑关系是数学运算的规则,如加减乘除法则、数学定理等。脱离现实规律构想的“逻辑关系”是导致数学脱离现实的另一个因素。
所以,判断数学是否代表真实的方法是:
1)判断数学假定元素是否与现实对应;
2)鉴别数学逻辑关系是否符合自然规律。
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