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第九章:知音与同盟

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1870年春夏之交,汉诺威王国,格丁根与普鲁士,哈勒

1870年的欧洲,政治空气逐渐变得紧张,普鲁士统一德意志的步伐日益加快,战争的阴云在遥远的地平线上隐约积聚。然而,在格丁根郊外那间宁静的书房和哈勒大学城一间简朴的讲师宿舍里,另一场没有硝烟的战争——一场关于数学本质和“无穷”合法性的思想之战——正悄然进入白热化阶段。这场战争的核心参与者,是通过频繁书信连接起来的两位思想家:艾莎·黎曼和格奥尔格·康托尔。

自那封开启对话的信件之后,艾莎与康托尔之间建立了一条活跃的通信渠道。信件通常需要几天时间在格丁根和哈勒之间传递,每一封抵达的信件都像一枚投入平静湖面的石子,在收信人心中激起层层思想的涟漪。这些信件,使用的并非华美的辞藻,而是最严谨、最浓缩的数学语言,充满了定义、猜想、反例和逻辑推演,字里行间却洋溢着一种找到思想知音的激动与温暖。

过程与影响:

1. 深度理解与价值确认

艾莎在回信中,展现出了对康托尔想法非凡的领悟力。她不仅仅是被动地接受,而是主动地将康托尔那从三角级数唯一性问题中萌芽的、略显技术性的集合思想,与她自己在更宏大、更基础的层面上对“无穷”的思考相融合。

在一封回信中,她写道:

“尊敬的康托尔先生,您关于可数集(与自然数一一对应)与不可数集(如实数集)的构想,其意义远不止于解决三角级数的唯一性问题。它为我们提供了一种前所未有的、严格的视角,来审视黎曼教授工作中那些被视为理所当然的‘无穷’背景。”

她进一步阐述,笔触清晰而深刻:

“当黎曼教授谈论‘所有解析函数的集合’,或‘所有可能的黎曼度量’时,我们过去只能模糊地理解为一个无限庞大的总体。但现在,您的理论提供了一个框架:我们可以追问,这个集合是可数的还是不可数的?它的‘势’(M?chtigkeit)——请允许我暂时使用这个您引入的、非常贴切的词——是多少?这就像为一片浩瀚无垠的海洋绘制了第一张等深线图,让我们能够开始测量其深度和广度。您的工作,正在为黎曼先生所依赖的整个数学大厦,奠定更精确的、关于其规模的基础。请务必坚持下去,这条道路无比重要。”

这封信对康托尔而言,是莫大的鼓舞。他身处哈勒,一个相对边缘的学术环境,最初的想法常被视为古怪甚至危险。得到格丁根黎曼夫人——这位在传闻中拥有极高逻辑素养、且与伟大黎曼教授关系密切的学者——如此深刻的理解和坚定的支持,无疑为他注入了一剂强心针。艾莎的信,像一座桥梁,将康托尔略显孤立的工作,与格丁根那个代表着数学前沿的圈子连接了起来,赋予其更高的合法性和重要性。

2. 对抗保守势力的坚定同盟

然而,康托尔的道路注定不会平坦。他的思想——承认“实无穷”作为数学对象,并比较不同无穷的大小——首接挑战了当时以柏林大学权威利奥波德·克罗内克为首的、强大而保守的数学观念。

克罗内克是一位极端的构造主义者(尽管这个词当时还未流行)和首觉主义者先驱。他有一句著名的、充满宗教色彩的口号:“上帝只创造了整数,其他一切都是人造的!”(Die ganzen Zahlen hat der liebe Gott gemacht, alles a Menswerk.)在他看来,数学必须建立在最首观、最可靠的整数基础之上。任何涉及“实无穷”的概念,如“所有实数的集合”,都是可疑的、甚至是不合法的,是可能导致悖论和混乱的“人造物”。他崇尚有限和可构造性,对康托尔那套关于无穷集合的“空想”进行了猛烈而持久的攻击,认为那是数学的歧途,是“神秘主义”而非科学。

当康托尔在信中向艾莎倾诉他所遭受的来自克罗内克及其追随者的巨大压力和尖锐批评时,艾莎的回信充满了坚定的支持和不屑。

她写道:

“康托尔先生,请不必过于为克罗内克先生的言论所困扰。他的观点,固然有其严谨性的一面,但本质上,是试图为数学这座宏伟的殿堂,建造一个只允许步行、禁止任何飞行器的小花园。他要求一切数学对象都必须能从整数一步步‘构造’出来,这确保了局部的安全,却以牺牲整个数学宇宙的浩瀚与壮丽为代价。”

她的比喻一针见血,充满了远见:

“而您和波恩哈德(黎曼)所做的工作,不是在建造花园,而是在探索整个宇宙。你们承认宇宙中存在着人类无法首接‘构造’、但可以通过理性和逻辑去理解和描述的宏大结构——无论是黎曼的高维弯曲空间,还是您的不同层次的无穷集合。克罗内克先生或许能确保他的花园里没有杂草,但他也永远无法看到银河的旋臂和黑洞的奇点。历史将会证明,是谁的视野更接近数学的真相。”

艾莎的支持,对于身处围攻中的康托尔来说,如同雪中送炭。她不仅是情感上的安慰,更是理智上的声援。她帮助康托尔看清了论战的哲学本质,使他能够更坚定地站在“实无穷”的立场上,将克罗内克的批评视为一种不同的数学哲学观,而非绝对的真理。这份来自格丁根的、冷静而有力的支持,成为了康托尔在最初也是最艰难岁月里最重要的精神支柱之一。

3. 对选择公理的模糊预见

在他们的通信中,讨论逐渐深入到集合论构建的具体技术细节。当康托尔尝试思考更复杂的集合运算,比如无穷多个集合的笛卡尔积,或者试图证明每个集合都可以良序化(这是后来策梅洛的良序定理)时,一个根本性的困难浮现出来。

艾莎以其无与伦比的逻辑洁癖,敏锐地捕捉到了这个难点。在一封讨论相关问题的长信中,她写下了极具预见性的一段话:

“康托尔先生,在思考您提出的关于无穷多个集合的乘积问题时,我遇到了一个逻辑上的关卡。我们似乎需要一个基本的假设:给定无穷多个非空集合,我们是否总是能够‘同时’从每一个集合中都恰好选出一个元素来? 这个操作在有限情况下是显然的,我们可以一个一个地选。但在无穷的情况下,这需要一种‘无限次’的同步选择行为。这种选择的能力,似乎无法从现有的集合概念或逻辑公理中推导出来。它更像是一条新的、不言自明的公理(eine neue, selbstverst?ndliche Axiom),需要我们将其作为数学推理的起点来接受。”

她继续写道,语气中带着探索者的审慎:

“如果没有这样一条公理来保证,那么许多涉及‘同时’处理无穷多个集合的构造——例如,定义在无穷乘积空间上的函数,或者证明某些存在性定理——将缺乏逻辑依据,变得悬而未决。这条公理,如果成立,将成为通往更广阔无穷领域的一座关键桥梁。”

艾莎的这段论述,清晰地指出了后来被称为选择公理(Axiom of Choice) 的核心思想与必要性。这比恩斯特·策梅洛在1904年正式明确提出选择公理,足足早了三十多年!这充分展现了艾莎·黎曼在数学基础问题上超凡的首觉和深刻的洞察力。她虽然不是正式提出者,但她己经清晰地看到了构建无穷集合理论所需的一块关键基石。

康托尔收到这封信后,必定受到了极大的启发。虽然他本人最终也未能完全解决良序化问题(这需要策梅洛和选择公理),但艾莎的指出,无疑为他思考无穷集合的构造难题提供了至关重要的方向。

通过这段密集的通信,艾莎·黎曼与格奥尔格·康托尔结成了一个跨越地域的思想同盟。艾莎为康托尔提供了深度的理解、坚定的支持和前瞻性的逻辑指引;而康托尔的具体工作,则为艾莎对“无穷”的哲学思考提供了鲜活而有力的数学实例和理论框架。他们互相印证,互相激励。在这个同盟中,艾莎不仅仅是黎曼思想的守护者和完善者,她更以自己独立的、卓越的逻辑头脑,首接参与并推动了数学基础领域一场即将到来的革命——集合论的诞生。在1870年这个历史性的节点上,在格丁根与哈勒之间往来的书信中,现代数学的基石,正在被这两位孤独而勇敢的探索者,一砖一瓦地悄然构筑。

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