数学的三次危机从哲学上来看,矛盾是无处不存在的,即便以确定无疑著称的数学也不例外。数学中有大大小小的许多矛盾,例如正与负、加与减、微分与积分、有理数与无理数、实数与虚数等等。在整个数学发展过程中,还有许多深刻的矛盾,例如有穷与无穷、连续与离散、存在与构造、逻辑与直观、具体对象与抽象对象、概念与计算等等。在数学史上,贯穿着矛盾的斗争与解决。当矛盾激化到涉及整个数学的基础时,就会产生数学危机。而危机的解决,往往能给数学带来新的内容、新的发展,甚至引起革命性的变革。数学的发展就经历过三次关于基础理论的危机。一、第一次数学危机从某种意义上来讲,现代意义下的数学,也就是作为演绎系统的纯粹数学,来源予古希腊毕达哥拉斯学派。它是一个唯心主义学派,兴旺的时期为公元前500年左右。他们认为,“万物皆数”(指整数),数学的知识是可靠的、准确的,而且可以应用于现实的世界,数学的知识由于纯粹的思维而获得,不需要观察、直觉和日常经验。整数是在对于对象的有限整合进行计算的过程中产生的抽象概念。日常生活中,不仅要计算单个的对象,还要度量各种量,例如长度、重量和时间。为了满足这些简单的度量需要,就要用到分数。于是,如果定义有理数为两个整数的商,那么由于有理数系包括所有的整数和分数,所以对于进行实际量度是足够的。有理数有一种简单的几何解释。在一条水平直线上,标出一段线段作为单位长,如果令它的定端点和右端点分别表示数0和1,则可用这条直线上的间隔为单位长的点的集合来表示整数,正整数在0的右边,负整数在0的左边。以q为分母的分数,可以用每一单位间隔分为q等分的点表示。于是,每一个有理数都对应着直线上的一个点。古代数学家认为,这样能把直线上所有的点用完。但是,毕氏学派大约在公元前400年发现:直线上存在不对应任何有理数的点。特别是,他们证明了:这条直线上存在点p不对应于有理数,这里距离op等于边长为单位长的正方形的对角线。于是就必须发明新的数对应这样的点,并且因为这些数不可能是有理数,只好称它们为无理数。无理数的发现,是毕氏学派的最伟大成就之一,也是数学史上的重要里程碑。无理数的发现,引起了第一次数学危机。首先,对于全部依靠整数的毕氏哲学,这是一次致命的打击。其次,无理数看来与常识似乎相矛盾。在几何上的对应情况同样也是令人惊讶的,因为与直观相反,存在不可通约的线段,即没有公共的量度单位的线段。由于毕氏学派关于比例定义假定了任何两个同类量是可通约的,所以毕氏学派比例理论中的所有命题都局限在可通约的量上,这样,他们的关于相似形的一般理论也失效了。第二次数学危机起因十七世纪末,牛顿和莱布尼兹创立的微积分理论在实践中取得了成功的应用,大部分数学家对于这一理论的可靠性深信不移。但是,当时的微积分理论主要是建立在无穷小分析之上的,而无穷小分析后来证明是包含逻辑矛盾的。经过1734年,英国大主教贝克莱发表了《分析学者,或致一个不信教的数学家。其中审查现代分析的对象、原则与推断是否比之宗教的神秘与教条,构思更为清楚,或推理更为明显》一书,对当时的微积分学说进行了猛烈的抨击。在这本书中,贝克莱对牛顿的发现进行了攻击,他指责牛顿,为计算2x的导数,先将x取一个不为0的增量x,由222()2yxxxxxx,然后再除x,得到22xxx,最后再令0x,得到导数为2x。他说牛顿先认为无穷小量不是零,然后又让它等于零,并且所得到的流数实际上是0/0,是“依靠双重错误得到了虽然不科学却是正确的结果”,这是因为错误互相抵偿的缘故。在数学史上,称之为“贝克莱悖论”。这一悖论的发现,在当时引起了一定的思想混乱,导致了数学史上的第二次危机,引起了持续200多年的微积分基础理论的争论。贝克莱攻击“无穷小”,其目的是为宗教神学作论证,而作为“贝克莱悖论”本身,则是一个思想方法问题。因为数学要按照形式逻辑的不矛盾律来思维,不能在同一思维过程中既承认不等于零,又承认等于零。但是,事物的运动以其终点为极限,运动的结果在量上等于零,而在起点上则不等于零,这是事物运动的两个方面,不应纳入同一思维过程,如果把它们机械地...