那為什么我們可以使用它?
首先這里的1+1=2根本不是什么哥德巴赫猜想!哥德巴赫猜想簡稱是1+1問題,沒有等號,更沒有二!至于為什么這么簡稱,有人問再說了。
那么1+1=2需要證明么,又是否可以被證明?我們暫時放下這個問題,先來說說計數(shù)的歷史。
我們熟悉的1、2、3等等等,有個名字叫做自然數(shù),也就是自然而然的數(shù),人類學(xué)會用火那時候就應(yīng)該會數(shù)數(shù)了。早期人類主要食物來源采集和狩獵,統(tǒng)計勞動成果就得計數(shù):一個梨、一個梨子、又一個梨;一只豬、一只豬、又一只豬……
隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,東西越來越多,用石頭計數(shù)就是下面這個效果了:
于是聰明人想出來這樣一個辦法。
可是還是不夠方便,于是人們又發(fā)明了數(shù)字,并且發(fā)明了用數(shù)字位置不同表述不同數(shù)值。
這樣人類就可以僅僅用一串符號表達東西的數(shù)量了!
說了這么多,其實這中間有個Great Bug!“最后的魁拔”到底還拍不拍了,我還等著看海問香和遠浪呢。怎么就扯到動畫片了呢?趕緊扯回來!這個大的Bug是什么呢,就是沒相同的梨,如果梨都一樣,那孔融讓梨就很尷尬了!
實際生活中,東西不一樣還好解決,不就是鴨梨么,這次你吃小的,下次讓你吃大的!實在分贓不均就打一次世界大戰(zhàn)唄,還不行就再打一次。但數(shù)學(xué)是很精確的東西,都不一樣可不行,還讓不讓人數(shù)數(shù)了?!于是人們給出了一個數(shù)學(xué)最基本的假設(shè),也就是有很多個完全一樣的“1”。
數(shù)學(xué)分支很多,每一個分支都有基本假設(shè)(公理)和定義作為基礎(chǔ),剩下的一些定理公式都有這些假設(shè)和定義推導(dǎo)出來。初中學(xué)幾何,不是有點、線、面等等的定義和一些公理(也就是假設(shè))么,剩下的都叫定理,定理就需要證明了。
前面說了,自然數(shù)就是自然而然的數(shù)字,我們?nèi)祟愒紶顟B(tài)就會掰著手指頭數(shù)數(shù),為啥還要公理和定義呢,這就是牽扯到數(shù)學(xué)的邏輯嚴(yán)謹(jǐn),要區(qū)分自然數(shù)與其它數(shù)必須有這些公理和定義。
公理(公設(shè))的總結(jié)或者提出是很難的。愛因斯坦的構(gòu)建的相對論,就是一種基本假設(shè),你可以根據(jù)它推導(dǎo)出很多東西,已故著名物理學(xué)家霍金就是根據(jù)相對論推導(dǎo)出了黑洞等猜想而賺了不少錢。自然數(shù)人類用了數(shù)萬年,提出的公理不能違背這些應(yīng)用又要和其它數(shù)嚴(yán)格的區(qū)分,實在不容易,因此自然數(shù)公理的提出比相對論早不了多少。
1891年意大利數(shù)學(xué)家、語言學(xué)家皮亞諾創(chuàng)建了《數(shù)學(xué)雜志》,1899年他在這本雜志上闡述了自然數(shù)公理。闡述完這事兒沒兩年皮亞諾就去研究語言了,也頗有成就,是世界語的奠基人,這就是所謂開了掛的人生吧。自然數(shù)公理也就是為皮亞諾公設(shè),一共五條,自然語言化的方法敘述如下。
①0是自然數(shù);
②每一個自然數(shù)x,都有一個后繼數(shù)x',x'也是自然數(shù)
③0不是任何自然數(shù)的后繼數(shù);
④如果y、z都是自然數(shù)x的后繼數(shù),那么y = z;
⑤任意關(guān)于自然數(shù)的命題,如果證明了它對自然數(shù)1是對的,又假定它對自然數(shù)n也是對的,可以證明它對n' 同樣是對的。最后一條很奇妙,它規(guī)定了自然數(shù)的間隔。不多敘述,有興趣的可以自己研究一下。
自然數(shù)的數(shù)軸,一個等步長方向確定無限延伸的數(shù)軸。
終于有了自然數(shù)了,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖匀粩?shù)。那么再看看自然數(shù)的加法是如何定義的。
自然數(shù)加法的定義也是嚴(yán)格遵守了皮亞諾公設(shè)的。我們看上面的公理和定義,并沒有寫“1+1=2”,既然不是公理,也不是定義,那就自然需要證明了!怎么證明呢?
1+1=2這個算式用語言表述就是兩個0的后繼數(shù)相加等于0的后繼數(shù)的后繼數(shù)。證明如下:
0'+0'=(0'+0)'=(0+0)'' =0''
或者1+1 = 1+0' =(1+0)' = 1' = 2
根據(jù)1+1=2的證明,我們可以證明0m+0n=0m+n(m和n代表0的第多少位后繼數(shù),而不是多少次方),也就是我們的常用自然數(shù)加法對所有自然數(shù)都是成立的,我們可以使用它!
綜上:1+1=2是可以被證明的,只是它被證明比它被應(yīng)用晚了很久很久。