数学史上的三大危机

数学史上的三大危机

在数学的历史上，有过三次比较重大的危机，第一次是关于无理数的，这次危机把毕达哥拉斯的数学王朝推翻，第二次数学危机是关于微积分的，是常识跟数学之间的契合的问题；第三次数学危机发生在二十世纪初，这次危机涉及到了数学中最基础的大厦，差点把整个数学理论推翻重来。

一、第一次数学危机：毕达哥拉斯悖论

毕达哥拉斯学派在数学上的一项重大贡献是证明了毕达哥拉斯定理，也就是我们所说的勾股定理。勾股定理指出直角三角形三边应有如下关系，即a^2=b2+c^2，a和b分别代表直角三角形的两条直角边，c表示斜边。

然而不久毕达哥拉斯学派的一个学生希伯斯很快便发现了这个论断的问题。他发现等腰直角三角形两直角边为1时，斜边永远无法用最简整数比（有理数）来表示，从而发现了第一个无理数，希伯斯推翻了毕达哥拉斯的着名理论。相传当时毕达哥拉斯派的人正在海上，但就因为这一发现而把希伯斯抛入大海。
　　
　　第一次数学危机极大地促进了几何学的发展，使几何学在此后两千年间成为几乎是全部严密数学的基础，这不能不说是数学思想史上的一次巨大革命。

二、第二次数学危机：贝克莱悖论

十七世纪后期，牛顿和莱布尼兹创立了微积分，在实践中取得了巨大成功。然而，微积分学产生伊始，迎来的并非全是掌声，在当时它还遭到了许多人的强烈攻击和指责，原因在于当时的微积分主要建立在无穷小分析之上，而无穷小后来证明是包含逻辑矛盾的。因而，从微积分诞生时就遭到了一些人的反对与攻击。其中攻击最猛烈的是英国大主教贝克莱。

微积分中的最根本的东西就是这个无穷小，像我们古代祖冲之求∏值，就用到了这个原理，就是把圆的周长解想成包围他的两个多边形周长和的一半，这两个多边形的边数越多（边长越短，无穷小），计算得越精确；还有卡瓦列里(伽利略的学生)提出了“点动成线，线动成面，面动成体。”的思想。但是这个无穷小到底是个什么东西，它跟0又是什么关系，一直都没有搞清楚，导致产生了一些很有意思的悖论，像典型的龟免赛跑悖论。说的是龟免，如果乌龟先跑100米，乌龟的速度是免子的一半，那么兔子永远也追不上乌龟，因为等兔子跑完前面一段a时，乌龟又跑了a/2，逻辑上毫无违和感，但事实上正常人都知道这是不可能的。所以无穷小的合理性受到了质疑。

一直到十九世纪二十年代，一些数学家才开始比较关注于微积分的严格基础。它们从波尔查诺、阿贝尔、柯西、狄里克莱等人的工作开始，最终由威尔斯特拉斯、戴德金和康托尔彻底完成，中间经历了半个多世纪，基本上解决了矛盾，为数学分析奠定了一个严格的基础。波尔查诺不承认无穷小数和无穷大数的存在，而且给出了连续性的正确定义。柯西在1821年的《代数分析教程》中从定义变量开始，认识到函数不一定要有解析表达式。他抓住了极限的概念，指出无穷小量和无穷大量都不是固定的量而是变量，并定义了导数和积分;阿贝尔指出要严格限制滥用级数展开及求和;狄里克莱给出了函数的现代定义。在这些数学工作的基础上，维尔斯特拉斯消除了其中不确切的地方，给出现在通用的ε - δ的极限、连续定义，并把导数、积分等概念都严格地建立在极限的基础上，从而克服了危机和矛盾。

三、第三次数学危机：罗素悖论

十九世纪下半叶，康托尔创立了着名的集合论，集合论是数学上最具革命性的理论，初衷是为整个数学大厦奠定坚实的基础。可是1903年，一个震惊数学界的消息传出：集合论是有漏洞的！这就是英国数学家罗素提出的着名的罗素悖论。

通俗一点来讲这个理论就是说：一个理发师说他只给不给自己理发的人理发，那他是否应该给自己理发？如果他给自己理发，那么他就违背了自己的原则，因为他只给不给自己理发的人理发，但如果他不给自己理发，那他也会违背自己的原则。

时至今日，第三次数学危机还不能说已从根本上消除了，因为数学基础和数理逻辑的许多重要课题还未能从根本上得到解决。然而，人们正向根本解决的目标逐渐接近。可以预料，在这个过程中还将产生许多新的重要成果。

参考材料：

http://baijiahao.baidu.com/s?id=1579937841643339101&wfr=spider&for=pc

http://www.qulishi.com/article/201807/289168.html

http://tj.xdf.cn/zixun/zhongxue/201902/148501663.html