我們由自然數出發:1,2,3,...
1是1,2是2,3是3,...
記為:1=1,2=2,3=3,...
現在引入一種運算:加法,
使:1+1=2,2+1=3,...
現在引入一種逆運算:減法,
使:...,3-1=2,2-1=1,...
這里出現一個問題:1-1=?
記:1-1=0,將自然數域擴展為整數域,...
我們發現,如果不定義運算符,+,我們無法獲得無限大的自然數概念,如果不定義運算符,-,我們無法獲得零和負數的概念。
1,2,3,...可看作是有確定所指的名詞,好像“蘇格拉底”,“白馬”,...
單純考慮名詞的集合,如:"1,2,3",我們無法達到超出1,2,3,...的知識,只能是:1是1,2是2,3是3,...式的同義反復。
運算:+,-是施加于名詞(指稱事物)的操作,動作。這種操作可以是人的主觀規定,也可以是人對事物關系(事物因運動變化而具有關系)的表示。
數與數因運算聯系起來,構成算數系統而具有某種結構。我們由+,-兩種最簡單的運算開始討論。
+把所有自然數都聯系起來,任何兩個自然數做加法都是合法的,仍然是自然數(封閉性)。但任何兩個自然數做減法則不一定合法,1-1=?
在對數字玩弄減法之前,我們很難想像零和負整數。但當面對1-1=?這樣的問題時,我們就發現了“新”對象“零”,繼續玩弄數字0-1=?于是我們就發現了負整數。...于是我們把自然數擴展為整數。這樣就保證了減法運算的封閉性,我們說我們的知識因此而獲得增長。
現在的問題是:關于整數的知識是否本質地蘊含于關于自然數的知識內?
如果不定義+,我們是無法由有限的自然數1,2,3認識到任意大自然數的。如果不定義-,我們是無法認識到0和負整數的。我們的認識超越自然數的能力并非來自其自身,而在于我們能夠玩弄數字。
類似地,我們可以繼續定義乘法:2x3=2+2+2=6,...,乘法在整數域上滿足封閉性。我們可定義乘法的逆運算除法,任意兩個整數相除可以不是整數,除法在整數域上是不封閉的。我們將整數域擴展為有理數域,除法在有理數域上滿足封閉性。
我們可繼續定義乘方:2^2=2x2,3^2=3x3....,乘方在有理數域上是封閉的。但乘方的逆運算開方在有理數域上則是不封閉的,如sqrt(2)無法表示為兩整數之比,我們需進一步將有理數域擴展為實數域,才可使得對任意正有理數的開方有所指。
需要指出的是由"1,2,3"擴展到自然數是本質的飛躍,而由有理數擴展到實數是另一個本質的飛躍。由"1,2,3"到自然數是由有限到無限的飛躍,而由有理數到實數則是可數的無限到不可數的無限的飛躍。
總之我們通過對有限對象進行有限步驟的推理就獲得了關于實數(不可數的無限)的知識。
因 此關于操作或運算的研究就是非常重要的,玩弄數字使我們獲得關于數學的新知識。用語言來類比數學,語言活動正是對名詞和概念的玩弄。雖然話總是一句一句說 的,但因謂詞的存在,語言就有了玩弄名詞和概念的能力,有限句話就能有表達屬于無限對象的能力。表達能力意味著把握知識的能力,這意味著當我們陷入某種語 言困境時,正是我們獲得新知識的好機會。
大膽地玩弄語言,就像我們玩弄數字一樣。