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“一”是什么?

“一”是什么?——关于数学基本概念的思考

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“一”是什么?

刘 拓

什么是“一”?似乎是一个最平凡的小问题。因为“一”,可能是最简单的数学概念。

可实际上,它是一个涉及领域很广泛的科学大问题、数学大问题,大概属于那种难以回答好、论述全、表述准的问题。在今日之数学中,“一”的概念,内涵很深刻,外延很复杂。至于将其扩展到整个科学领域,那就蔚为大观了。

显然,“一”是用来刻划物的属性的。一般认为,“一”是定量方面的概念。然而,从数学上看,“一”的定性意义,是作为前提而先在的。

一,有大道,有常理,有数术。老子在《道德经》中曾曰:道生一,一生二,二生三,三生万物。从普适性、规律性、操作性的视角看,正合此也。而数学家们,往往偏爱“一生二,二生三,三生万物”之断句,以彰显数学之重要性。

我们先从“一”的具体应用,以范例谈起。下述之“物”,是广义的物(既包括实在之物,也包括抽象之物)。从直观上讲,

一,可表示物之自在实体,体现物的存在性;

一,可表示物之独立个体,体现物的归属性;

一,可表示物之顺序先后,体现物的有序性;

一,可表示物之单位元素,体现物的可分性;

一,可表示物之数量多少,体现物的可数性;

一,可表示物之空间大小,体现物的延展性;

一,可表示物之平移距离,体现物的运动性;

一,可表示物之转动角度,体现物的非线性;

一,可表示物之时间长短,体现物的过程性;

一,可表示物之循环演变,体现物的周期性;

一,可表示物之螺旋生长,体现物的进化性;

……

“一”作为数学符号,反映的是抽象的数学概念。自然界里,原本没有“一”。“一”,是人类创造的概念。但“一”的概念,不是从头脑凭空产生的,而是深蕴着现实背景的。“一”所表示的对象,是实在物及其属性。在科学家尤其是数学家心中,其内容可谓一言难尽。当代数学,已向着研究抽象集合、范畴、对象、系统、关系、结构的方向发展。我们且从以下数理的视角来加以考察,

从对象的存在性而言,揭示事物的实在,“一”的前提是实体的存在。

从系统的归属性而言,体现个体属于特定集合,涉及集合论的基数。

从元素的关联性而言,反映可数集合的序关系,涉及数学基础的元数学,涉及自然数公理体系。

从整体的结构性而言,代表抽象代数中集合的单位元,涉及群环域等代数结构。

从数学的特殊性而言,在算术上,是数量的多少;在几何空间上,是各维度的度量尺度的大小;在运动时间上,是衡量前后、快慢和持续等时间度量的单位尺度长短。

……

上述诸般,构成了“一”的种种视角。可见在数学上,关于“一”的概念,至少含有以上意义。因此,数学发展到今天,“一”已经是其中内涵丰富、形式抽象、高度概括的基础概念。

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