数学中有哪些非常有趣的悖论?
悖论:指一个自相矛盾的命题,隐含两个对立的结论,两个结论都可以成立。(悖论:困惑,冲突;开:讲话,讲话。)
历史上出现过很多数学悖论。数理逻辑是数学的研究方法,所以很多逻辑悖论也属于数学。以下是一些有趣的数学悖论:
贝克勒悖论
17世纪,牛顿和莱布尼茨独立创立了微积分,但他们对微积分中无穷小的定义并不明确,导致了第二次数学危机。
1734年,英国大主教贝克勒驳斥了微积分理论(本质上是反科学的),指出了著名的贝克勒悖论,暴露了当时微积分最大的缺陷:
第二次数学危机的解决,直到19世纪以后,许多数学家,如波尔卡、柯西、阿贝尔、康托尔等,建立了更为严谨的数学定义,才得以彻底解决。
罗素的悖论
著名的罗素悖论(又称巴伯悖论)直接导致了第三次数学危机的出现。
19年底,随着集合论的完善,第二次数学危机得以解决,数学家们“手舞足蹈”。在1900国际数学家大会上,法国大数学家庞加莱甚至宣称数学已经到了绝对严格的程度!
没想到,三年后,英国数学家、逻辑学家、哲学家罗素提出了著名的巴伯悖论,震惊了整个数学界:
罗素悖论的通俗解释:城里所有的人都在一个技术娴熟的理发师那里刮胡子,理发师说:“我只为这个城市里自己刮胡子的人刮胡子”!于是,别人对理发师说,那你自己刮吗?
分析:如果他不自己刮胡子,那么他属于“不自己刮胡子的人”,按照他的说法,他会自己刮;如果他自己刮胡子,就属于“自己刮胡子的人”。据他说,他不应该自己刮胡子。
罗素悖论的出现表明集合论本身是不完整的;直到1908年,数学家们才建立了公理系统,使得集合论从根本上避免了罗素悖论。
意想不到的悖论
一个学生会主席宣布下周一到周五下午要开会,但是你无法提前知道哪天开会,因为我要等到那天早上8点才通知你。
如果我们仔细分析这段话,我们会发现有矛盾使会议无法进行。你能看出问题吗?
鳄鱼悖论
这是一个古希腊的故事:一只鳄鱼从一位母亲的手里抢走了一个孩子,那位母亲哀求说,请放了我的孩子,你要什么我都答应。
于是鳄鱼骄傲的说:是的,那你猜,我会吃你的孩子吗?如果你猜对了,我就把孩子还给你!
母亲想了一会儿说,我想你会吃了我的孩子!
鳄鱼沉思了一会儿,愣住了,心想:如果我吃了孩子,说明你猜对了,我应该还给你;如果我不吃你的孩子,说明你错了,我会再吃你的孩子!
分球悖论
悖论的意思是自相矛盾的命题,但在一些数学悖论中,也指一些数学命题,但这个命题是违背人们常识的,比如分球悖论。
分球悖论,一个数学上严格证明的定理,可以描述为:一个三维立体球体一定有办法分成有限个部分,然后是两个和原来一模一样的球体(半径一样,密度一样...所有的性质都是一样的)只能通过旋转和平移来形成。