В издательстве Гарвардского университета (Harvard University) только что появилась новая книга двух профессоров — американца Лорена Грэхэма (Loren Graham) и француза Жана Мишеля Кантора (Jean-Michel Kantor), — с интригующим заголовком «Имя для бесконечности, или подлинная история математических идей религиозных мистиков» («Naming Infinity: A True Story of Religious Mysticism and Mathematical Creativity»). Авторы её ещё несколько лет назад пришли к убеждению, что создание математиками из Москвы нового направления в теории множеств в начале ХХ века совершенно не случайно. Оно находится в тесной взаимосвязи со своеобразными философскими идеями московских же мистиков, считавших, что верующий почитает не самого бога, а имя бога. Отталкиваясь от философии имени, им удалось прийти к исчислению бесконечностей, на несколько десятилетий обогнав признанных мастеров жанра — французских математиков.
С идеями профессоров Грэхэма и Кантора согласны не все — и среди российских математиков у них есть свои оппоненты. Однако есть повод заново обдумать, как связаны имена и числа перед лицом бесконечности.
Что за цифра там на пряжке?
Детский стишок Маршака начинается на удивление точно:
Кто стучится в дверь ко мне
С толстой сумкой на ремне,
С цифрой 5 на медной пряжке,
В синей форменной фуражке…
В некоторых, совершенно ошибочных редакциях тот же текст передается иначе: «С цифрой „пять“ на медной пряжке…». Ошибка тут в том, что «пять» — это не цифра, а слово, а вот «5», как у Маршака, именно цифра. И V — тоже цифра, хотя и другая. Нас не должно удивлять, что одно и то же число может быть записано и словами, и цифрами.
…Сестричкам из мармеладового колодца удавалось слепить из мармелада такую не мягкую вещь, как мышеловка… Фото (Creative Commons license): Vicky Brock
А ещё бывает школьный розыгрыш: 10 — это сколько? Суть розыгрыша в том, что при позиционной записи чисел при помощи цифр значение каждой из них определяется не только самими цифрами, но и их положением. И если с первой справа позицией все ясно — это всегда единицы, то следующий разряд может быть каким угодно. Например, в двоичной системе счисления — это двойка, и в таком случае мы имеем просто своеобразно записанное число два. Впрочем, это своеобразие довольно относительно: в любом компьютере двойка записывается именно так. Хотя иногда «10» может означать и восьмерку, если подразумевается восьмеричная система счисления, или даже число шестнадцать, если система счисления шестнадцатеричная — они обе тоже довольно часто применяются в современной информатике.
В отличие от цифр, которых совсем немного, число чисел неисчислимо (прошу прощения за каламбур), поскольку для любого числа есть ещё большее — достаточно добавить единицу. Это правило, интуитивно очевидное, было даже включено в определение натурального ряда и получило название аксиомы Пеано в честь сформулировавшего его итальянского математика Джузеппе Пеано (Giuseppe Peano, 1858–1932). Так же интуитивно тут можно почувствовать некий философский подвох, но все же закрыть глаза на бесконечность ряда натуральных чисел, полагая, что в практической жизни можно ограничиться его конечным куском, положив в качестве «максимального» гугол или стасплекс.
Философские проблемы дают себя знать, когда внутри одной бесконечности вдруг обнаруживается другая. Например, выбирая среди всех чисел только четные, мы снова получим бесконечную последовательность 2, 4, 6, … Для того, чтобы не путаться с бесконечностями, математики стали говорить о множествах и мощностях: множество натуральных чисел, хотя и бесконечно, равно по мощности множеству четных. Это следует из существования простого правила, устанавливающего связь между этими двумя множествами: достаточно разделить на 2 любое четное число или умножить на 2 любое натуральное, чтобы убедиться во взаимной однозначности этого правила.
Похожее правило — только немного более сложное — взаимнооднозначно связывает натуральные числа и со всеми простыми дробями. Иначе говоря, простые дроби тоже можно перенумеровать. А значит, и множество рациональных чисел имеет ту же мощность, что и множество рациональных, то есть и эти две бесконечности «равны» друг другу. Так, может быть, бесконечность едина и все бесконечные множества в этом смысле всегда «равны» друг другу? Но нет: во-первых, иррациональные числа перенумеровать невозможно — и это множество оказывается «больше», чем множество натуральных чисел, — а во-вторых, для любого множества можно построить «большее».
Читать далее:
http://www.vokrugsveta.ru/telegraph/theory/882/