无穷大到底有多大?
今天来和大家聊聊有关无穷大的故事。
1 比较无穷大无穷大是什么?举个直观的例子,“所有整数的数量”就是无穷大,“一条直线上所有点的数量”也是无穷大。
既然都是无穷大,那么是否意味着这两者是一样的?换句话说,我们能不能比较两个不同的“无穷大”,看看它们谁“更大”?
“所有整数的数量和一条直线上所有点的数量,这两个到底哪个大?”集合论的奠基者——著名德国数学家康托尔首次对这类看似“没有意义”的问题进行了认真的分析与解答,使人类对“无穷大”有了全新的认识。
你一定很疑惑:都是无穷大,怎么互相比较大小?对于无穷大,我们既无法描述,更无法数清。
回忆一下我们在孩童时如何比较两堆东西的数量?拿笔和本子举例,其实很简单,只要把笔和本子拿出来一对一地比较,可以在一支笔旁边放一本本子,然后在第二支笔旁边放第二本本子,周而复始……如果本子用完了,而笔还有剩余,那么我们就可以知道是笔更多。
实际上,这就是康托尔提出的比较两个“无穷大”的方法——源于人类对于物体数量最原始、最朴素的感知。我们可以将两组无穷大进行配对,每个集合里的元素分别对应另一个集合里的元素,如果它们正好一一对应,任何一个集合都没有多余的元素,那么这两个无穷大的大小相等;相对应地,如果两组无穷大无法一一对应,某个集合中存在无法配对的剩余元素,那么我们就可以说,这个集合的无穷大更大,就像我们小时候比较笔和本子的数量那样。
2 奇数与偶数奇数和偶数显然都有无穷多个(这里只讨论正奇数和正偶数),用上述办法我们便可以比较它们的数量。当然,出于对数字的直觉,你肯定认为这两者是一样多的,事实上,它们也完全符合我们刚才对“一一对应”的描述:奇数和偶数可以列成一对一的组合: