论《时间简史》中的“无限”

因为直接考虑无穷大,每一个点的每一边都有无穷大的恒星,那么这个点上任何方向的引力都是无穷大,所有方向的无穷大的引力都是互相平衡的,所以不会发生坍缩。

现在考虑一个有限的情况,就是一群星星,所有的星星一起掉下来。将这一小群恒星周围的无限个恒星分解成适当大小的部分(当然也有无限个部分),在该群周围增加一个部分,分析每个部分的影响。结论是,额外的恒星平均起来对原来的恒星完全没有影响,所以这些恒星仍然以同样快的速度一起坠落。这样,在外围增加无限多的部分仍然对结果没有影响,那一小群恒星仍然落在一起。

既然看到了两种结论的区别,为什么说后者是正确的方法呢?这是一道数学题。我不是数学专业的。我给出个人理解:后一种方法是通过求极限来逼近无穷,前一种方法是直接考虑无穷。据我所知,今天的数学理论还不能直接处理无穷。说白了,(每边都有无穷大的星星,所以这个点上任何方向的引力都是无穷大,所以这个点是平衡的)。这个结论看似符合常识,其实是不正确的。解决这个问题需要数学理论的发展。后一种求极限的方法好像是高中的知识,而且被无数次的实践证明了。它是当前数学理论的一部分,是一切科学研究的基础,似乎也是目前唯一合理的处理无穷的方法。