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惠施多方,其書五車,其道舛駁,其言也不中。厤物之意,曰:『至大無外,謂之大一﹔至小無內,謂之小一。無厚,不可積也,其大千里。天與地卑,山與澤平。日方中方睨,物方生方死。大同而與小同異,此之謂【小同異】﹔萬物畢同畢異,此之謂【大同異】。南方無窮而有窮。今日適越而昔來。連環可解也。我知天之中央,燕之北、越之南是也。泛愛萬物,天地一體也 。』……
一九九零年發射的『哈伯太空望遠鏡』 HST Hubble Space Telescope 是以美國著名的天文學家『愛德溫‧鮑威爾‧哈伯』 Edwin Powell Hubble 為名,是一架在地球軌道上的望遠鏡。由於它位於地球大氣層之上,因此獲得了地上望遠鏡所沒有的好處:影像不受大氣湍流的影響、視相度極好,更無大氣散射造成的背景光干擾,甚至能觀測會被臭氧層吸收的紫外線。『哈伯太空望遠鏡』彌補了地面觀測的不足,幫助天文學家『理解』和『解答』了許多天文學上的『基本問題』,使得人類對『宇宙緣起』有了更深的『認識』。
『約翰‧卡爾‧弗里德里希‧高斯』 Johann Karl Friedrich Gauß 【Gauss】是德國著名數學家、物理學家、天文學家和大地測量學家,生於布倫瑞克,卒於哥廷根。高斯被認為是歷史上最重要的數學家之一,而且有『數學王子』的美譽。一八零八年,在高斯的數學巨著《算術研究》 Disquisitiones Arithmeticae 首度出現了一個形式符號 它表示等於或小於實數 的『最大整數』,也就是說 。今天這個『高斯符號』又稱之為『底函數』 floor function ,與另一『頂函數』 ── 是指比實數 大的『最小整數』 ── ceiling functions 成為一對,經常出現於『數學』和『計算機科學』之中。這個『高斯符號』有什麼重要的嗎?通常一個好的『符號』能使人清晰『表達』複雜和困難的『概念』,而且讓人容易『理解』所說的『內容』,因此是十分重要的啊!!
舉例來說,歐拉研究過『調和級數』 harmonic series 和『自然對數』 natural logarithm 之間的關係,雖然這兩者都是『發散的』 ── 值為無限大 ── 它們的『差值』卻是一個叫做『歐拉-馬歇羅尼常數』的 值。它可以定義如下
.
,計算後得到
。 對一個不是『整數』的實數 ,『高斯函數』也可以表示為
。因此說『超實數系』裡也有『超整數』 hyperinteger 這就一點也不奇怪了吧!如果只從『形式定義』上講,一個『超整數』就是一個『超實數』的『整數部份』,也就是說
, 可能沒有什麼意思。假使設想『超實數系』既有『無窮小』 ,那它的『倒數』 reciprocal 就是『無限大』,也可以叫做『巨量』 Huge,一般用 表示。如果說『某數』 是個『巨量』,就是講 是『無窮小』數 ,這樣 、、 和 又是些什麼樣的數呢?它們被稱作『未定式』 Indeterminate form,因為假使不知道它們的『來歷』,我們並不能『確定』最終的『運算結果』 ── 是無窮小、有限量或是無限大 ── 。純就『形式』上講,它門是 、、 與 的計算,然而這可在『代數運算』是不被允許的啊!但是如果,那麼不管說 多大多小 ,因此即使 是『正無窮小』數 ,也應該得到 的『極限結果』的吧!同樣的 是『趨近』於『無限大』的啊!也就是說『無窮小』與『無限大』也是有『等級』 Order 的,如果忽略了『這件事』,隨便混談『至大』和『至小』,大概就是『非量』與『非非量』的『迷惑』之所從來的了!!
舉例來說,左圖中『三角形』 的面積,小於『扇形』 ,更小於『四邊形』 ,於是
,因此
,然而 ,所以說 的啊!也可以講當 很小的時候, 和 是『同等級』的啊!!
假使我們想像『巨量 – 巨量 = 常量』的『情況』,就彷彿是用著超級『望遠鏡』來『觀察』遙遠的『銀河系』,然而因為『太遙遠』了,有時它不過祇是天上的『一點』亮光,甚至它的『附近』還有著『星光』點點,這難到說就是『超整數』所想『描繪』的『天文圖象』的嗎??
由於『無窮小』數滿足『代數法則』,自然人們自可將『狄拉克 函數』看成『底為 高為 的矩形』,從『直覺』上掌握物理上『衝量』 impulse 一詞所指的『情境』的啊!!
一九六九年美國威斯康辛大學數學系教授『杰羅姆‧凱斯勒』 H. Jerome Keisler 不但盛讚 德國數學家『亞伯拉罕‧魯濱遜』 Abraham Robinson 為『微積分』史上三百年來『最重要』發展的第一人,並且推動『無窮小』數之『教育』與『學習』,而且寫作了『Elementary Calculus: An Infinitesimal Approach』一書推廣這個『理念』,有興趣的讀者可以到『凱斯勒』的網頁『免費』下載『閱讀』該書的喔!!