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古希臘畢達哥拉斯學派認為,“萬物皆數(shù)”(指整數(shù)),即數(shù)學的知識是可靠的、準確的,而且可以應用于現(xiàn)實的世界,數(shù)學知識可以由于純粹的思維而獲得,不需要觀察、直覺和日常經(jīng)驗。
不過畢達哥拉斯的門徒希伯斯卻不這么認為,認為除了整數(shù)和分數(shù),還存在著其他一些“新數(shù)”。畢達哥拉斯學派認為世界上只存在整數(shù)和分數(shù),除此以外,并不存在其他數(shù)。因此,在當時的畢達哥拉斯學派影響下,如果有人提出新的數(shù),將會動搖了這個學派的基礎,引起畢達哥拉斯學派的恐慌和迫害。
文明的進步不會因為某個人或某學派阻擋,而停止前進。過了不久,一些人就發(fā)現(xiàn)一個問題:計算一個邊長為1的正方形對角線時候,發(fā)現(xiàn)無法用整數(shù)或分數(shù)來表示該對角線的長度。
畢達哥拉斯學派為了證明“萬物皆數(shù)”這句話是真理,該學派所有人花盡心思,動用一切力量去計算邊長為1正方形對角線的長度,想搞清楚這到底是一個什么數(shù)。
隨著問題不斷深入研究,很多人都產(chǎn)生這樣一個疑問:世界上除了整數(shù)和分數(shù)之外,是不是還真的存在著別的數(shù)?只不過這樣的疑問在當時來說,顯得太大逆不道,大部分人沒敢繼續(xù)往下研究。
世界上總會有第一個吃螃蟹的人,畢達哥拉斯學派的希伯斯就是這樣的人。他花費了大量的時間和精力去研究這個數(shù)(即根號二),經(jīng)過大量的研究之后,希伯斯得出結(jié)論:這個數(shù)(即根號二)既不是整數(shù)也不是分數(shù),是當時人們還沒有認識的新數(shù),屬于一個新的發(fā)現(xiàn)。
注:根號二,人們發(fā)現(xiàn)的第一個無理數(shù)。
希伯斯認為除了整數(shù)和分數(shù)之外,還存在著一種新數(shù),基于整數(shù)和分數(shù)合稱為“有理數(shù)”,后來人們把這種新數(shù)就取名為“無理數(shù)”。
這個“新數(shù)”的發(fā)現(xiàn)本可以直接促進當時數(shù)學和人類文明的發(fā)展,只不過畢達哥拉斯學派的人卻視之為洪水猛獸。他們?yōu)榱司S護學派的威信,嚴密封鎖希伯斯的發(fā)現(xiàn),甚至發(fā)出通告:如果有人膽敢泄露出去,就處以極刑—活埋。
紙永遠包不住火,不管畢達哥拉斯學派怎么封鎖或恐嚇,希伯斯的發(fā)現(xiàn)最終還是被世人所知。因為其他人也發(fā)現(xiàn)這種“新數(shù)”的存在,如面積為3、5、6……的正方形,它的邊長就無法用整數(shù)和分數(shù)來表示。
隨著時間的推移,無理數(shù)的存在逐漸成為人所共知的事實。
畢達哥拉斯學派認為然而希伯斯背叛了自己的老師,背叛了學派,把所有怒火燒向他,準備把希伯斯活埋。
希伯斯聽到風聲之后,馬上逃走。
希伯斯在外漂泊無定,流浪了好幾年,但心里對家鄉(xiāng)的思念越來越深,他冒著被抓的風險偷偷地返回希臘。在返回的途中,希伯斯在地中海的一條海船上被畢達哥拉斯學派的門徒發(fā)現(xiàn),他們殘忍地將希伯斯扔進地中海。
為什么畢達哥拉斯學派會這么恐懼無理數(shù)的發(fā)現(xiàn)呢?
古代人們都是從實際生產(chǎn)生活過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)學,再運用數(shù)學知識去解決實際問題中去,古希臘亦是如此。如在日常生活中要度量各種量,像長度、重量、時間等,整數(shù)和分數(shù)就是通過解決實際問題過程中產(chǎn)生的數(shù)學概念。
居于當時的時代背景,用整數(shù)和分數(shù)就可以解決人們生活當中的所有問題。畢達哥拉斯學派就認為,“萬物皆數(shù)”。
因此,希伯斯的無理數(shù)發(fā)現(xiàn),對于當時全部依靠整數(shù)建立起來的畢達哥拉斯學派,可以說是一次致命的打擊,推翻了畢達哥拉斯的著名理論,從而也引發(fā)第一次數(shù)學危機。
第一次數(shù)學危機不僅沖擊了畢達哥拉斯學派,同時也標志著西方世界無理數(shù)研究的開始。
第一次數(shù)學危機作為數(shù)學史上的一次重要事件,起因是根號二的發(fā)現(xiàn),以無理數(shù)的定義出現(xiàn)為結(jié)束標志。同時也讓人們認識到數(shù)可以由幾何量表示出來,并由此建立了幾何學體系;數(shù)學結(jié)論不能只靠直覺和經(jīng)驗來得到,更需要通過推理證明來求證等,這些都是第一次數(shù)學危機的產(chǎn)物。
不過,任何事件的影響都會有正反兩方面,古希臘人雖然通過第一次數(shù)學危機建立幾何體系,促進數(shù)學的發(fā)展,但也走向另一個極端,即把幾何看成了全部數(shù)學的基礎,“數(shù)”屬于“形”的一部分,分割了“數(shù)”和“形”之間的關系,導致算術(shù)、代數(shù)等與數(shù)有關領域的研究和發(fā)展受到了極大的限制,錯失了讓數(shù)學得到進一步發(fā)展的機會。