你不相信吗?比如有一个正方形,它的一边是AB。我问你,整个正方形内的点的总集,是不是比单只一边AB上的点的总集的次数要高些呢?凭我们的直觉,总要给它一个肯定的回答,但这你上当了,仔细去证明,它们俩的次数恰好相等。
总结以上的话,你记好下面的基本的定理:“若是有了一个无限总集,我们总能够做出一个次数比它高的来。”
要证明这个定理,我们就用整数的总集来做基础,那么,所有可枚举的无限总集也就不用再证明了。为了说明简单些,我只随意再用一个总集。
照前面说过的,整数的总集是这样:
1,2,3,4,5……n,(n+1)……
就用E代表它。
凡是用E当中的单元所做成的总集,无论所含的单元的数有限或无限,都称它们为E的“局部总集”,所以:
这些都是E的局部总集,我们用Pn来代表它们。
第一步,凡是用E的单元能够做成的局部总集,我们都将它们做尽。
第二步,我们就来做一个新的总集C,C的每一个单元都是E的一个局部总集Pn,而且所有E的局部总集全都包含在里面。这样一来,C便成了E的一切局部总集的总集。
你把上面的条件记清楚,我们已来到要证明的重要地步了。我们要证明C的次数比第一个总集E的高。因此,还要重复说一次,比较两个总集的法则,你也务必将它记好。
我们必须要对于E的每一个单元都能从C当中取一个出来和它成对。实际上只要依下面的方法配合就够了:
从这样的配合法中可以看出来,第二行只用到C单元的一部分,所以C的次数或是比E的高或是和E的相等。
我们能不能转过头来,对于C当中的每一个单元都从E当中取出一个和它成对呢?
假如能做到,那么E和C的次数是相等的。
假如不能做到,那么C的次数就高于E的。
我们无妨就假定能够做到,看会不会碰钉子!
算这种配合法的方法是有的,我们随便一对一对地将它们配合起来,写成下面的样子:
单就这两行看,第一行是所有的局部总集,就是所有C的单元都来了(因为我们要这样做)。第二行却说不定,也许是一切的整数都有,也许只有一部分。因为我们是对着第一行的单元取出来的,究竟取完了没有还说不定。
这回,我们来一对一地检查一下,先从P1和它的对儿1起。因为P1是E的局部总集,所以包含的是一些整数,现在P1和1的关系就有两种:一种是P1里面有1,一种是P1里面没有1。假如P1里面没有1,我们将它放在一边。跟着来看P2和2这一对,假如P2里就有2,我们就把它留着。照这样一直检查下去,把所有的Pn都检查完,凡是遇见整数n不在它的对儿当中的,都放在一边。
这些检查后另外放在一边的整数,我们又可做成一个整数的总集。朋友!这点你却要注意,一点儿马虎不得!我们检查的时候,因为有些整数它的对儿里面已有了,所以没有放出来。由此可见,我们新做成的整数总集不过包含整数的一部分,所以它也是E的局部总集。但是我们前面说过,C的单元是E的局部总集,而且所有E的局部总集全部包含在C里面了,所以这个新的局部总集也应当是C的一个单元。用Pt来代表这个新的总集,Pt就应当是第一行Pn当中的一个,因为第一行是所有的单元都排在那儿的。
既然Pt已经应当站在第一行里了,就应当有一个整数或是说E的一个单元来和它成对。
假定和Pt成对的整数是t。
朋友!糟了!这就碰钉子了!你若还要硬撑场面,那么再做下去。
在这里我们又有两种可能的情况:
第一种:t是Pt的一部分,但是这回真碰钉子了。Pt所包含的单元是在第一行中成对儿的单元所不包含在里面的整数,而Pt自己就是第一行的一个单元,这不是矛盾了吗?所以t不应当是Pt的一部分,这就到了下面的情况。
第二种:t不是Pt的一部分,这有可能把钉子避开吗?不行,不行,还是不行。Pt是第一行的一个单元,t和它相对又不包含在里面,我们检查的时候,就把它放在一边了。朋友,你看,这多么糟!既然t被我们检查的时候放在了一边,而Pt就是这些被放在一边的整数的总集结果,t就应当是Pt的一部分。
这多么糟!照第一种说法,t是Pt的一部分,不行;照第二种说法t不是Pt的一部分也不行。说来说去都不行,只好回头了。在E的单元当中,就没有和C的单元Pt成对的。朋友,你还得注意,我们将两行的单元配对,原来是随意的,所以要是不承认E的单元里面没有和Pt配对的,这种钉子无论怎样我们都得碰。
第一次将E和C比较,已知道C的次数必是高于E的或等于E的。现在比较下来,E的次数不能和C的相等,所以我们说C的次数高于E的。
归到最后的结果,就是我们前面所说的定理已证明了,有一个无限总集,我们就可做出次数高于它的无限总集来。
无限总集的理论,也有一个无限的广场展开在它的面前!
我们常常都能够比较这一个和那一个无限总集的次数吗?
我们能够将无限总集照它们次数的顺序排列吗?
所有这一类的难题目以及其他关于“无限”的问题,都还没有在这个理论当中占有地盘。不过这个理论既然已经具有相当的基础,又逐渐往前进展,这些问题总有解决的一天,毕竟现在我们对于“无限”不会像从前一样感到惊奇不可思议了!
老实说,数学家们无论对于做这个理论的基础的一些假定,或是对于从里面探究出来的一些悖论的解释都还没有全部的理解。
然而,我们不用感到吃惊,一种新的理论产生正和一个婴儿的诞生一样,要他长大做一番惊人的事业,养育和保护都少不了!