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整數(shù)有多少個?
無窮個。
偶數(shù)有多少個?
無窮個。
這樣的回答是正確的。如果我問你:
整數(shù)與偶數(shù),哪一種數(shù)多?
恐怕不少同學都會說,當然整數(shù)比偶數(shù)多了。進一步,恐怕還會有同學告訴
我,“偶數(shù)的個數(shù)等于整數(shù)個數(shù)的一半”。什么道理呢?那是因為“奇數(shù)與偶數(shù)
合起來就是整數(shù)。而奇數(shù)與偶數(shù)是相同排列的,所以奇數(shù)與偶數(shù)一樣多,大家都
是整數(shù)的一半。”
整數(shù)包括偶數(shù),偶數(shù)是整數(shù)的一部分,全體大于部分,整數(shù)比偶數(shù)多,這不
是顯而易見、再明白不過的事嗎?
你認為這樣的回答有道理嗎?
16世紀意大利著名科學家伽利略的看法卻與此相反,他曾提出過一個著名的
悖論,叫做“伽利略悖論”,悖論的內容是:“整數(shù)和偶數(shù)一樣多”。這似乎違
背常識。
不過,伽利略所說的,也絕不是沒有道理。首先,我們論述的對象都是無窮
個,而不是有限個,對于有限個來說,“全體大于部分”無可爭議。從1 到10的
整數(shù)比從1 到10的偶數(shù)就是多。但是,把這個用到無窮上就要重新考慮了。對于
有限來說,說兩堆物體數(shù)量一樣多,只要把各堆物體數(shù)一下,看看兩堆物體的數(shù)
量是否相等就可以。這個辦法對“無窮”來說是不適用的,因為“無窮”本身就
包括“數(shù)不完”的意思在內。看起來,我們得另想辦法。
據說,居住在非洲的有些部族,數(shù)數(shù)最多不超過3 ,但是他們卻知道自己放
牧的牛羊是否有丟失。辦法是,早上開圈放羊時,讓羊一只一只往外出。每出一
只羊,牧羊人就拾一塊小石頭。顯然,羊的個數(shù)和小石頭的個數(shù)一樣多。傍晚,
放牧歸來,每進圈一只羊,牧羊人從小石頭堆中仍掉一塊石頭。如果羊全部進了
圈,而小石頭一個沒剩,說明羊一只也沒丟。非洲牧羊人實際上采取了“一對一”
的辦法,兩堆物體只要能建立起這種一對一的關系,就可以說明兩堆物體的
數(shù)量一樣多。
這種辦法同樣可以用在無窮上,看看要比較的兩部分之間能否建立起這種一
對一的關系。伽利略在整數(shù)與偶數(shù)之間建立的對應關系是:
0 1 2 3 4 …
↓↓↓↓↓
2 4 6 8 10…
按這樣的一種關系,給出一個整數(shù),就可以找出一個偶數(shù)與之對應,給出的
整數(shù)不同,與之相對應的偶數(shù)也不同;反過來,對于每一個偶數(shù),都可以找到一
個自然數(shù)與之對應,偶數(shù)不同,所對應的整數(shù)也不同,由此我們稱整數(shù)與偶數(shù)之
間建立了一對一的關系,所以我們說:“整數(shù)與偶數(shù)一樣多”是正確的。
這告訴我們,“無窮”是不能用“有限”中的法則來衡量的,許多對“有限”
成立的性質,對“無窮”卻未必成立。
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