數學史話之分割與連續戴德金

庫默爾在算術上的後繼者應該就是本文的主角--德國數學家--戴德金了。和庫默爾一樣,戴德金也很長壽,並且跟庫默爾最後10年完全隱居不同,戴德金可以說是工作到了最後一刻。正如朗道說的:戴德金是一個偉大時代的最後一位英雄。誠然,19世紀是數學大爆發的一個世紀,是創造精神和嚴格精神高度發揚的時代,它在繼承了17、18世紀數學成就的基礎上,又發展出了更多、更輝煌的成果。

數學史話之分割與連續戴德金

尤里烏斯·威廉·裡夏德·戴德金

數學史話之分割與連續戴德金

不倫瑞克

戴德金的研究領域十分廣泛,與最廣義的數的範疇都有緊密的聯繫,他最偉大的兩項成就是:無理數理論和代數數。我們先來說第一個:無理數理論。我們在《第一次數學危機》中提到過,古希臘時候,畢達哥拉斯的學生希帕索斯發現了第一個無理數,由於觸犯了學派的宗旨,被投入到地中海中淹死了,但是無理數的問題本身並沒有得到解決。如何來形容無理數,一直沒有一個明確的定義。戴德金從連續性的要求出發,用有理數的"分割"來定義無理數,即"戴德金分割"。把實數理論建立在嚴格的科學基礎上,才結束了無理數被認為"無理"的時代,也結束了持續2000多年的數學史上的第一次大危機。所謂的"戴德金分割"是指將一切有理數的集合劃分為兩個非空且不相交的子集A和A',使得集合A中的每一個元素小於集合A'中的每一個元素。集合A稱為劃分的下組,集合A'稱為劃分的上組,並將這種劃分記成A|A'。戴德金把這個劃分定義為有理數的一個分割。

戴德金的另一個貢獻在代數數方面。他研究過任意域、環、群、結構及模等問題,並在授課時率先引入了環(域)的概念,並給理想子環下了一般定義,提出了能和自己的真子集建立一對應的集合是無窮集的思想。在研究理想子環理論過程中,他將序集(置換群)的概念用抽象群的概念來取代,並且用一種比較普通的公式(戴德金分割概念)表示出來,比康托爾的公式要簡化得多,並直接影響了後來皮亞諾的自然數公理的誕生。是最早對實數理論提出了許多論據的數學家之一。

戴德金完全是高斯式的數學家,他總是依靠自己的頭腦,而不是巧妙的符號表示和對公式的熟練運用來使自己前進的,戴德金是那種喜歡把概念放入數學的人,他喜歡創造性思想勝於枯燥無味的符號,因為數學存在得越久,就會變得越抽象,也越實際。


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