关于数学中的无穷你应该知道的那些事



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无穷是一个抽象概念 , 用来描述无穷无尽的事物 。 它在数学、宇宙学、物理学、计算机和艺术中都很重要 。
符号:(The Infinity Symbol)
无穷的符号:(The Infinity Symbol)
无穷有它自己的特殊符号:∞ 。 这个符号有时被称为lemniscate , 是由牧师和数学家约翰·沃利斯在1655年引入的 。 “lemniscate”这个词来自拉丁语“lemniscus” , 意思是“丝带” , 而“infinity”这个词来自拉丁语“infinitas” , 意思是“无限的” 。
沃利斯的这一符号可能是基于罗马数字1000的基础上设计的 , 罗马人用这个数字除了表示数字之外 , 还表示“数不清” 。 也有可能这个符号是基于欧米茄(Ω或ω) , 希腊字母表的最后一个字母 。
在沃利斯赋予我们今天使用的符号很久以前 , 人们就已经理解了无穷的概念 。 大约在公元前4世纪或3世纪 , 耆那教的数学著作《般若经》(Surya Prajnapti)将数字定义为可计数的、不可数的或无穷的 。 希腊哲学家阿纳克西曼德(Anaximander)用“apeiron”一词来指代无限 。 埃利亚的芝诺(生于公元前490年左右)因与无穷有关的悖论而闻名 。
芝诺悖论(Zeno's Paradox):
芝诺悖论(Zeno's Paradox)
芝诺悖论:如果兔子总是把乌龟和兔子之间的距离减半 , 乌龟就会赢得比赛 。
在芝诺的所有悖论中 , 最著名的是他的乌龟和阿喀琉斯(Achilles)悖论 。 在这个悖论中 , 一只乌龟向希腊英雄阿喀琉斯挑战 , 只要乌龟稍稍领先一步 。 乌龟认为他将赢得比赛 , 因为当阿喀琉斯追上他时 , 乌龟已经走得更远了一点 , 增加了距离 。
简单地说 , 就是每跨一步走一半的距离 。 首先 , 你走了一半的距离 , 剩下一半 。 下一步是1 / 2的一半 , 或者四分之一 。 已经走完了四分之三的距离 , 还剩下四分之一 。 接下来是1/8 , 然后是1/16 , 以此类推 。 虽然每走一步都让你更靠近 , 但你永远不会真正到达终点 。
π是无穷的一个例子(Pi as an Example of Infinity):
π是无穷的一个例子
无穷的另一个很好的例子是π或pi 。 数学家们用符号π表示圆周率 , 因为这个数字不可能写下来 。 圆周率由无数个数字组成 。 它经常四舍五入到3.14甚至3.14159 , 但不管你写了多少位数字 , 都不可能写完 。
猴子定理(The Monkey Theorem):
猴子定理(The Monkey Theorem)?
猴子定理:如果有无限长的时间 , 一只猴子也能写出一部伟大的小说
一种考虑无穷的方法是用猴子定理 。 根据这个定理 , 如果你给猴子、一台打字机和无限长的时间 , 它最终会写出莎士比亚的《哈姆雷特》 。 虽然有些人用这个定理来暗示一切皆有可能 , 但数学家们却将其视为某些事件是多么不可能的证据 。
分形和无穷(Fractals and Infinity):
分形(Fractals)
上图:一个分形可能被反复放大到无穷大 , 总是能揭示出更多的细节
分形是一种抽象的数学对象 , 用于艺术和模拟自然现象 。 作为一个数学方程 , 大多数分形都是不可微的 。 当你观看一个分形的图像时 , 这意味着你可以放大并看到新的细节 。 换句话说 , 分形是无限放大的 。
科赫雪花(Koch snowflake)是分形的一个有趣的例子 。 雪花一开始是一个等边三角形 。 对于分形的每一次迭代:
1.每条线段被分成三个相等的线段 。
2.用中间的线段作为底边 , 向外画一个等边三角形 。
3.作为三角形底的线段被去掉 。
这个过程可以重复无数次 。 由此产生的雪花有一个有限的区域 , 但它被一条无限长的线所限制 。
科赫雪花(Koch snowflake)
无穷的不同大小(Different Sizes of Infinity):
无穷有不同的大小
无穷是无穷的 , 但它有不同的大小 。 正数(大于0的数)和负数(小于0的数)可以认为是大小相等的无穷多个集合 。 然而 , 如果你将这两个集合结合起来会发生什么呢?你会得到两倍大的集合 。 再举一个例子 , 考虑所有的偶数(一个无限的集合) 。 这代表了一个无穷大 , 是所有整数的一半 。

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