上帝创造了整数,其余的一切都是人造的 。
克罗内克
数学的一切均关乎明确与抽象。何谓明确?即对于任何概念,均有无歧义的定义。这里有两个关键词:“有”和“无歧义”。在引入一个新的概念时,我们必须要说明它是什么,即确保 有 定义。不仅如此,还不能随便说,必须要用已有的定义——直至最底层的集合论的语言——来说,以保证 无歧义 。那什么又是抽象呢?抽象,按字面意思来说便是“抽”去表“象”,留下本质。所谓本质,就是那些于我们探究目的相关的 性质 (洞察2.8),而所谓表象,即承载着那些性质的特定具体对象。
在第3章中我们构建了自然数 N ,建模了我们习以为常的数数。不知你有没有意识到,数字不仅有用来计数 编号 的功能,还有另一项很重要的功能:用来表达 测量 结果。所谓测量,究其本质也是在数(第三声)。比如,我们拿一把尺子来测量一段距离,其实是在数这段长度需要多少个尺子来覆盖。如果恰好是整数 个尺子长度,比如三个,我们就说这段距离是三个尺子。
如果没法恰好覆盖,两个有余三个不足呢?没关系,我们可以将尺子缩短一点,比如一撇两半,运气好的话发现五个半根刚好量完。于是这段距离就是五个半根尺子,这便是分数的由来。毕达哥拉斯的所谓“万物皆数”,也正包含着世间万物都能用分数进行度量的含义。于是不难想见,当他发现正方形对角线长度没有办法用分数来度量时,是多么的崩溃。
下面就让我们继承毕达哥拉斯的信仰,明确与抽象地重新把“数”建立起来,让它重回“万物的尺度 ”!为此,我们要做一点准备工作。