改變數(shù)學(xué)史的“無(wú)窮大”論文,被指“偷”了別人的成果

1874 年,德國(guó)數(shù)學(xué)家格奧爾格·康托爾(Georg Cantor)發(fā)表了一篇論文,證明“無(wú)窮大”也有大小之分論文。這篇論文被后世視為數(shù)學(xué)史上的里程碑,它奠定了集合論的基礎(chǔ),讓數(shù)學(xué)家們第一次認(rèn)真對(duì)待了那個(gè)被回避了數(shù)千年的概念,康托爾也因此被奉為孤身馴服“無(wú)窮大”的天才。

改變數(shù)學(xué)史的“無(wú)窮大”論文,被指“偷”了別人的成果

圖 | 格奧爾格·康托爾(Georg Cantor)(來(lái)源:ETH-Bibliotek Zurich/Science P

但 150 年后論文,一封重新出現(xiàn)的信件讓人們不得不重新問(wèn)一個(gè)問(wèn)題:“無(wú)窮大”,究竟是誰(shuí)提出的?

2025 年 3 月 12 日,當(dāng)代德國(guó)數(shù)學(xué)家德米安·古斯(Demian Goos)來(lái)到哈勒大學(xué)的一間辦公室論文。退休教授兼康托爾協(xié)會(huì)主席卡琳·里希特(Karin Richter)遞給他一個(gè)文件夾,里面裝著幾十封發(fā)黃的手寫信件。古斯一頁(yè)頁(yè)翻看,然后停在一封信前。

這封信的日期是 1873 年 11 月 30 日,署名是同為德國(guó)數(shù)學(xué)家的理查德·戴德金(Richard Dedekind)論文。這封信此前被認(rèn)為已經(jīng)遺失,并被認(rèn)為可能毀于二戰(zhàn),也可能被康托爾本人銷毀。而這封信的內(nèi)容,涉及到康托爾 1874 年發(fā)表的那篇注明論文的核心部分。

改變數(shù)學(xué)史的“無(wú)窮大”論文,被指“偷”了別人的成果

圖 | 理查德·戴德金(Richard Dedekind)(來(lái)源:ETH Library)

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康托爾、戴德金與“無(wú)窮大”的問(wèn)題

1845 年,康托爾出生于俄國(guó)圣彼得堡,11 歲時(shí)隨家人移居德國(guó)論文。他的父親曾寫信告誡他,許多有天分的人最終被反對(duì)者擊敗,要想成為科學(xué)領(lǐng)域的杰出人物,就必須在質(zhì)疑聲中堅(jiān)持下去??低袪柦K身保存著這封信。

后來(lái),康托爾進(jìn)入柏林大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué),師從卡爾·魏爾斯特拉斯(Karl Weierstrass)、利奧波德·克羅內(nèi)克(Leopold Kronecker)等人論文??低袪栄芯康暮诵膯?wèn)題之一是“無(wú)窮大”。在 19 世紀(jì)之前,數(shù)學(xué)家們普遍回避“無(wú)窮大”這個(gè)概念。

古希臘哲學(xué)家芝諾(Zeno of Elea)用“無(wú)窮大”構(gòu)造過(guò)悖論,基督教神學(xué)則將真正的“無(wú)窮大”視為上帝獨(dú)有的屬性論文。大數(shù)學(xué)家卡爾·弗里德里?!じ咚梗–arl Friedrich Gauss)在 1831 年的一封信中表示,“無(wú)窮大”只是一種說(shuō)話的方式,而非真正的數(shù)學(xué)對(duì)象。

到 19 世紀(jì)下半葉,隨著數(shù)學(xué)家們開(kāi)始重新審視數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)概念,“無(wú)窮大”問(wèn)題無(wú)法再被忽視論文??低袪柡痛鞯陆鸱謩e獨(dú)立給出了實(shí)數(shù)的嚴(yán)格定義。戴德金的方法后來(lái)被稱之為戴德金分割。

1872 年夏天,康托爾和戴德金在瑞士度假時(shí)相遇,兩人進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)學(xué)討論,此后保持通信論文。當(dāng)時(shí)康托爾 27 歲,性格外向,急于發(fā)表論文;戴德金 40 歲,性格內(nèi)向,發(fā)表論文謹(jǐn)慎。

1873 年 11 月,康托爾開(kāi)始和戴德金通信討論一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題:能否將實(shí)數(shù)與自然數(shù)一一對(duì)應(yīng)論文??低袪栆呀?jīng)證明有理數(shù)可以和自然數(shù)一一對(duì)應(yīng),因此有理數(shù)的集合與自然數(shù)的集合大小相同,即數(shù)學(xué)上所稱的可數(shù)。但是康托爾無(wú)法證明實(shí)數(shù)是否同樣可數(shù)。

戴德金在 11 月 30 日的回信中說(shuō),他也無(wú)法證明實(shí)數(shù)是否可數(shù),但他證明了代數(shù)數(shù)可以和自然數(shù)一一對(duì)應(yīng)論文。代數(shù)數(shù)是指代數(shù)方程的解,比如 2 的平方根。戴德金在信末寫道,提供這些信息是希望可能會(huì)對(duì)康托爾有所幫助。

12 月 7 日,康托爾寫信告訴戴德金,他證明實(shí)數(shù)不可數(shù),即實(shí)數(shù)的數(shù)量多于自然數(shù)論文。但他的證明較為復(fù)雜,戴德金隨后回信提出了一個(gè)簡(jiǎn)化版本,讓證明更清晰且不失嚴(yán)謹(jǐn)性。康托爾在收到戴德金的信之前,自己也想到了類似的簡(jiǎn)化思路,但是沒(méi)有像戴德金那樣寫出完整論證。

論文的發(fā)表與一個(gè)世紀(jì)后的新證據(jù)

康托爾當(dāng)時(shí)面臨的問(wèn)題是:數(shù)學(xué)界權(quán)威克羅內(nèi)克強(qiáng)烈反對(duì)“無(wú)窮大”概念,且和戴德金有過(guò)節(jié)論文。克羅內(nèi)克是《克雷爾雜志》的編委,這本雜志是當(dāng)時(shí)最重要的數(shù)學(xué)刊物之一。如果康托爾提交一篇與戴德金共同署名、且明確提出“無(wú)窮大”存在不同大小的論文,很可能會(huì)被克羅內(nèi)克拒稿。

康托爾采取了兩個(gè)措施論文。首先,他為論文選擇了一個(gè)只提及代數(shù)數(shù)的標(biāo)題,將戴德金關(guān)于代數(shù)數(shù)可數(shù)的證明放在前面,當(dāng)自己的實(shí)數(shù)不可數(shù)證明放在后面,并以低調(diào)的措辭呈現(xiàn)。其次,他在論文中只署了自己的名字。

1873 年,康托爾將論文郵寄給《克雷爾雜志》論文。當(dāng)年圣誕節(jié)前后他寫信給戴德金,稱魏爾斯特拉斯建議他發(fā)表這篇論文,并對(duì)戴德金寫道“你的意見(jiàn)對(duì)我?guī)椭艽蟆?。論文發(fā)表后,戴德金中斷了與康托爾的通信,持續(xù)大約三年之久。

1900 年前后,戴德金在一張手寫便條中記錄,他曾向康托爾提供代數(shù)數(shù)可數(shù)的證明,以及實(shí)數(shù)不可數(shù)證明的簡(jiǎn)化版本,數(shù)月之后這些內(nèi)容出現(xiàn)在康托爾署名的論文中論文。當(dāng)時(shí),這張便條并未公開(kāi)發(fā)表。

1930 年代,數(shù)學(xué)家埃米·諾特(Amalie Noether)和哲學(xué)家讓·卡瓦耶斯(Jean Cavaillès)整理戴德金的遺留稿件時(shí)發(fā)現(xiàn)了戴德金保留的康托爾來(lái)信以及這張便條論文。

他們?cè)?1937 年出版了這些信件,但是并未針對(duì)內(nèi)容做出評(píng)論論文。西班牙塞維利亞大學(xué)數(shù)學(xué)史家何塞·費(fèi)雷羅斯(José Ferreirós)認(rèn)為,他們是有意讓信件自己說(shuō)話。

此后數(shù)十年間,歷史學(xué)家試圖尋找戴德金 1873 年郵寄給康托爾的信,但一直無(wú)果論文。這些信據(jù)稱在康托爾去世后留在哈勒大學(xué)辦公室,可能在二戰(zhàn)期間或戰(zhàn)后盟軍占領(lǐng)哈勒時(shí)遺失。沒(méi)有這些信,學(xué)術(shù)界無(wú)法確認(rèn)戴德金的說(shuō)法,因此對(duì)于康托爾的爭(zhēng)議也就停留在推測(cè)層面。

本文開(kāi)頭提高的當(dāng)代數(shù)學(xué)家古斯曾在阿根廷擔(dān)任足球裁判 15 年,后從事數(shù)學(xué)研究并獲得博士學(xué)位,2023 年開(kāi)始從事科學(xué)內(nèi)容創(chuàng)作論文。在準(zhǔn)備一檔關(guān)于康托爾的播客時(shí),古斯注意到了 1993 年費(fèi)雷羅斯發(fā)表的論文,其中指出康托爾可能沒(méi)有通過(guò)論文署名來(lái)體現(xiàn)戴德金的貢獻(xiàn)。但由于缺乏直接證據(jù),這一觀點(diǎn)未被廣泛接受。

于是,古斯開(kāi)始尋找相關(guān)資料論文。他在一個(gè)名為康托爾協(xié)會(huì)的網(wǎng)站上看到一封 1877 年戴德金寫給康托爾信件的掃描件。網(wǎng)站底部寫道,這些信件是康托爾的后代在 2009 年捐贈(zèng)的。

古斯通過(guò)查閱家譜等資料,找到捐贈(zèng)者其實(shí)是康托爾的曾孫女安吉麗卡·法倫(Angelika Vahlen),法倫是一位考古學(xué)家論文。法倫將信件捐給了哈勒大學(xué),這些信件后來(lái)交由康托爾協(xié)會(huì)主席里希特保管。

改變數(shù)學(xué)史的“無(wú)窮大”論文,被指“偷”了別人的成果

圖 | 德米安·古斯(Demian Goos)(來(lái)源:Zack Savitsky for Quanta Magazine

2025 年 3 月,古斯和里希特見(jiàn)面,查看了她保管的信件論文。古斯原計(jì)劃查看那封 1877 年的信件,卻意外發(fā)現(xiàn)了 1873 年 11 月 30 日戴德金寫給康托爾的那封信。信中內(nèi)容涉及到代數(shù)數(shù)的可數(shù)性證明,這與戴德金后來(lái)便條中的說(shuō)法一致。隨后古斯經(jīng)過(guò)數(shù)次溝通,終于從里希特那里獲得了這封信的掃描件,并于 2026 年公開(kāi)這一塵封許久的發(fā)現(xiàn)。

新發(fā)現(xiàn)的信件為戴德金便條上的說(shuō)法提供了直接證據(jù),信中包含的代數(shù)數(shù)可數(shù)證明,與康托爾 1874 年論文第一部分內(nèi)容是吻合的論文。戴德金在信末的表述也表明,他確實(shí)主動(dòng)向康托爾提供了這一證明。而關(guān)于實(shí)數(shù)不可數(shù)證明的簡(jiǎn)化版本,在古斯此次發(fā)現(xiàn)的信中并沒(méi)有直接提及,這是因?yàn)榇鞯陆鹗窃?12 月稍晚的另一封信中提出簡(jiǎn)化方案的,而那一封信至今尚未找到。

改變數(shù)學(xué)史的“無(wú)窮大”論文,被指“偷”了別人的成果

(來(lái)源:University of Halle)

遺產(chǎn)與爭(zhēng)議

盡管通過(guò)技巧順利發(fā)表了論文,但是康托爾卻在論文在發(fā)表后繼續(xù)遭到業(yè)內(nèi)反對(duì)他的前輩抵制論文。1883 年,當(dāng)康托爾申請(qǐng)柏林大學(xué)教職時(shí),那位前輩更是直接予以否決。1884 年,康托爾因?yàn)橐钟舭Y首次住院,此后多次因?yàn)榫駟?wèn)題住院,與學(xué)界漸行漸遠(yuǎn)。1917 年,他被送入哈勒大學(xué)附屬精神病院,1918 年在院中去世。

康托爾去世之后,他的集合論逐漸被新一代數(shù)學(xué)家接受,后來(lái)成為現(xiàn)代數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)理論之一論文。他獲得的榮譽(yù)包括 1904 年英國(guó)倫敦皇家學(xué)會(huì)頒發(fā)的西爾維斯特獎(jiǎng)?wù)碌取?/p>

戴德金對(duì)數(shù)學(xué)的貢獻(xiàn)包括實(shí)數(shù)定義、代數(shù)數(shù)論和環(huán)論基礎(chǔ)論文。他的工作對(duì)于后世影響深遠(yuǎn),但是公眾知名度遠(yuǎn)不及康托爾。在 2026 年的今天,依然沒(méi)有英文版的戴德金傳記,他的維基百科頁(yè)面長(zhǎng)度也只有康托爾頁(yè)面的四分之一。

美國(guó)圣母大學(xué)集合論學(xué)者喬爾·戴維·哈姆金斯(Joel David Hamkins)告訴媒體,他對(duì)戴德金了解得越多,就越發(fā)感受到戴德金的優(yōu)秀論文??低袪栕C明了很多重要定理,但是戴德金可能是更偉大的數(shù)學(xué)家。

西班牙塞維利亞大學(xué)數(shù)學(xué)史家何塞·費(fèi)雷羅斯認(rèn)為,數(shù)學(xué)是集體的事業(yè),即使是集合論這樣基礎(chǔ)性的工作,也不是由單個(gè)人獨(dú)立完成的論文。康托爾當(dāng)時(shí)年輕、熱情,在發(fā)表論文時(shí)做出了一個(gè)有問(wèn)題的決定。

此次古斯的發(fā)現(xiàn)公開(kāi)后,部分德國(guó)數(shù)學(xué)家質(zhì)疑其重要性論文。古斯回應(yīng)稱,如果署名不重要,那么論文應(yīng)該匿名發(fā)表??低袪枀f(xié)會(huì)主席里希特說(shuō),康托爾是一個(gè)不太容易與人建立聯(lián)系的人,對(duì)他而言這非常困難。費(fèi)雷羅斯則指出,每個(gè)科學(xué)領(lǐng)域都需要一個(gè)英雄,化學(xué)有拉瓦錫,力學(xué)有牛頓,相對(duì)論有愛(ài)因斯坦??偸侵挥幸粋€(gè)英雄的話,通常是簡(jiǎn)化之后的敘事。

參考資料論文

運(yùn)營(yíng)/排版論文:何晨龍

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