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算术公理化引导数学向深入发展

(2013-01-08 14:08:34)
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it

     公理(Axioms)是什么?公理不就是几句话吗?有什么好大惊小怪的?事实并非如此。为什么?。

        哥德尔小时候经常被家人叫做”Mr. why“(”为什么“先生),比如他有时会问:为什么3+5=8,让人难于回答。1860年,H. Grassmann发现一个事实:许多算术”现象“可以由少数几条规则推导出来。由此,在1889年,意大利数学家皮亚诺(Peano)发表一组算术”公理“,让世人刮目相看,因为,那时数理逻辑还处在襁褓之中。

        简而言之,皮亚诺假定一个后继者(successor)运算S,规定符号0是自然数,S(0)也是自然数,自然数的后继者都是自然数,......由此建立起整个算术体系。比如,不难证明a+S(b)=S(a+b)......因而,哥德尔的为什么就不难解释了。还需要规定,如果S(m)=S(n),则m=n......很明显下式成立:

                          a+ 1 = a+ S(0) = S(a+ 0) = S(a)

由此,可以告诉孩子们,为什么a的后继者Sa)a+1了。类似地,引入乘法如下:

http://upload.wikimedia.org/math/7/9/0/7904c158853cd6592c9c9ca6a81b87c4.png

容易证明等式成立:

                    a 1 = a S(0) = a + (a 0) = a + 0 = a
          如果存在自然数c,使得a+c = b,则称:a≤b,由此,自然数的次序关系也建立起来了。因而,小学算术课也就有了”根据“。由此可见,算术的教学也存在改革的可能性。有了自然数集合Ni及其上面的”算术“(Arithmetic),有理数,实数,直至微积分学就可以相继建立起来了。但是,哥德尔不完全性定理指出,超自然数集合*N是存在的。于是,无穷小微积分学也就必然出现了。所有这一切的总根子就是算术的公理化。
          当然,上述的说法过于简略,数学归纳法公理就没有提及。这里只想说明一个问题:公理化并不神秘,它引导数学向深入发展,是一种历史性的进步。有人反其道而行之,把数学搞得“支离破碎”,让人不得要领,以便从中”浑水摸鱼“,满足自己的私利(或私欲)。
           从现状来看,数学的各个分支先后都已公理化了。我们要顺着这条大道向前走,必然道路越走越宽广。死抱着那本烂教材《高等数学》是没有出路的。百万考研学子走在这条烂独木桥上,是可悲还是可喜呢?中国不缺少头脑聪敏的人才,全给烂教材耽误了。我决心尽快开通微积分教育普及网站,让外界的新鲜空气不断涌入进来,里面快憋死人了。


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