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超实数*R的由来

(2013-07-02 04:42:25)
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it

   彻底讲清这个问题,很可能把一般人吓跑。所以,本文只是从知识普及的角度描述一个直觉的概念,不求彻底,不求严格。

         在本文中,假定实数R为已知。构造实数序列:

           = r,r,r...,,r,..... r∈R

    实数序列与实数r本身是不同的对象,但是这两者可以建立一一对应的关系。在一定意义上,实数序列也可以看作是实数r的“替身”。

         考虑实数序列:

            = s1,s2,s3,...,sn,...... n ∈ NN为自然数集合)

           此序列中的元素s1,s2,s3等都是实数。类似以上所述,序列本身在某种条件之下,可以看作“无限接近于”实数r的超实数。这里的“某种条件”指的是什么呢?

            在英文里面,词组“almost everywhere”含义明确,但是,在中文里面,意思是”几乎处处“。可是,小学语文课本却说“几乎处处”有语病。这里就是“只能意会而不可言传”,有点含混不清,大家不要见怪。

            假定实数序列的各项sn“几乎处处”等于实数r,也就是说,实数序列其相差很小很小。在这种情况下,我们就说,实数序列无限接近于实数序列,此时,我们也把实数序列称为超级实数序列。这个超级实数序列就是超实数的“前身”。

           由此可见,在以上超实数*R集合的构造过程中,实数序列与超实数序列的本质都是一样的,两者都是实数序列而已。在这种情况下,我们说,实数集合R是超实数集合*R的”子集‘(subset)。在超实数*R里面,我们可以谈论两个超实数之间存在所谓“无限接近”的关系。如果超实数ab两者相互“无限接近”,记为“a ≈ b”。如果超实数b≈0(无限接近于零),则称其为“无穷小”。

           无限接近关系≈”与实数相等关系“=”,虽然两者十分类似,但是,两者的特性并不相同。从本质上讲,在这种构造过程中,超实数系*R的真实性与实数系R的真实性是一样的,既不高,也不低。由此可见,把微积分学搬到超实数*R上展开是很自然的事情。如果超实数b≈rr为一般的实数),也就是,在*R里面,我们可以说,超实数b“无限接近于”实数r,其中并没有“运动”的含义,不必说什么“无限趋近于”的空话(实质上是废话)。

            1939年,法国布尔巴基学派引入集合“滤器”(Filter)概念,彻底澄清了“几乎处处”的直觉观念,为无穷小理论敞开了大门。今天,我们坐在大树下乘凉,要不忘当年植树人。

         说明:无穷小(Infinitesimal)是构造超实数系*R的副产品,不是什么哲学概念。


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