第16章 七十歲的思考(2 / 3)

“要多大有多大——大到不能再大;要多近有多近——近到不能再近;要多小有多小——小到不能再小............”這些話聽起來似乎怪怪的,似懂非懂似是而非神乎其神。似乎它們是鬼魂一樣的存在。數學家們似乎覺得這樣叫無窮小太土氣了,沒有一絲冠冕堂皇道貌岸然。喪失了數學一貫的“嚴密的思維邏輯”的內在。因此,有人把無窮小敘述為“對任意給定的實數ε>0,都有相應的δ>0,使當-δ<x-a<δ時都有-ε<x-0<ε則稱f(x)當x——﹥a時為無窮小量。”綜上可知,無窮小量不是一個數,是一個變量。它的終極可表現為0。不是數,卻可以寫作0,這似乎有些不講理,卻似乎又通情達理。說它是0,是因為它無限地接近於0,在計算的結果中可以被像0一樣舍去,而不會影響計算結果;說它不是0,是因為它首先連數都不是,盡管再小也不是0。就像貓再小也不能說它是老虎。其次,在計算過程中,它又不是0,不僅可以做分母,而且可以約分——約去分子分母中的無窮小因子。就這樣,無窮小是一個既是0又非0的存在。這種認識對於不懂微積分的人是無法理解的,然而,它是微積分的重要思想之一。這就是數學的魅力。下麵的例子充分地說明了無窮小的存在

烏龜每小時前行一米,兔子每小時前行10米。若烏龜在兔子前方10米的地方,他們同時向前方行走,那麼1小時、1+1/10小時、1+1/10+1/100小時、1+1/10+1/100+1/1000、............兔子與烏龜之間的距離對應是1米、1/10米、1/100米、1/1000米、............隨著時間的延長龜兔之間的距離越來越短趨近於零。那麼,它們之間的距離能否真正是零呢?回答是肯定的,否則兔子就追不上烏龜了。這是被實踐證明了的事實。但是,從下麵的分析我們卻可以得出相反的結論。請看第一小時兔子追上10米,這1小時烏龜又前行1米;兔子追上這1米,用了1/10小時,這1/10小時烏龜又前行1/10米;兔子追上這1/10米,用1/100小時,這1/100小時烏龜又前行1/100米............由此可知,兔子每追上1/10ⁿ路程,烏龜就向前爬1/10^n+1路程。盡管距離越來越小,但永不為零。即永遠追不上。這和事實是不符的。原因是我們不承認“無窮小是零。”倘若我們承認“無窮小是零”,就追上了。“無窮小和零”的關係是非常微妙的,它既是零又不是零。完全由我們根據具體情況而定。一般地在計算過程中它不是零,可以參與約分;在計算結果中可以是零——舍去。

零是什麼?——看得見摸不著的存在。就像影子一樣在你的身前身後形影不離。最先認識它的時候是小學一年級,僵死的記著:零表示一個物體也沒有。那時,零還不是自然數,但還是給了她一個名分——整數。在整數家族中,零的地位最低——零是最小的整數。在自然數的書寫中,零還有一個作用,就是表示數位。比如,十寫作10.個位上一個數也沒有,用“0”來頂位。有了它,前麵的非零數字才有意義。類似的100、1000等等。接觸了數軸得知,零還表示起點,在坐標係中,零也有相同的作用。在生活和科學研究中,零還有把矛盾的雙方分開,過渡緩衝的作用。比如,數軸的正數與負數之間;溫度計的零上與零下;海拔的海平麵上與下,都離不開“0”。似乎讓我們看到“0”具有豐富的內涵,包羅萬象氣象萬千,海市蜃樓般的魔幻。

曾幾何時,零終於被自然數家族所接納,成為自然數家族的一員。享受著自然數的地位和待遇。她雖然不產生於數物體,卻應用於自然數的計數與運算。發揮著自然數的作用。仿佛“零”是一個真實的存在,人們早忘記了她“表示一個物體也沒有”的真實內涵——它隻不過是一個虛幻的“傳說”。然而,人們卻瘋狂地迷戀她、追逐她,圍繞著她大做文章。湧現出“草木凋零”、“零打碎敲”、“七零八落”、“化整為零”等成語。誕生出“零和遊戲”、“零容忍”、“零添加”等新詞。

“零不能做除數”還是繞不開的話題。人們為什麼要對零做這個限製?這可能是因為“零”先天不足,或者其後天不守規矩。必須加以限製。否則其就會破壞數學家族的團結,造成數學家族的混亂。甚至造成數學大廈的崩塌。所以必須給“零”戴上嚼子,隻許規規矩矩不許亂說亂動。假如沒有這條限製,我們看看會有什麼後果。比如5÷0\u003d?假設等於0,根據乘法是除法的逆運算,可得0×0\u003d0≠5.因此,矛盾;假設結果是自然數8,即5÷0\u003d8.同樣可得8×0\u003d0≠5.即任何非0自然數除以0得不到結果。再看0÷0\u003d?我們很自然地想到0÷0\u003d0.這完全符合0×0\u003d0.但是我們發現6×0\u003d0;9×0\u003d0............即0除以0商可以是任何數。因為任何數乘零都得零,所以0÷0的商可以是任何自然數,即0÷0的商有無數個。這不符合數學運算結果必須是確定的規定。我們無法給出0÷0的商到底是0還是6或是9............綜上,如果零做除數就會有①沒有商。即在現實的自然數中還找不到一個數和“零”相乘等於一個“非零”數。②有無數個商。即,任何一個自然數都可以。這種“人皆可夫”在數學界是不可以的、不被允許的。所以,零不能做除數。