关于零的一些讨论

在微积分发展的早期,曾经有一场关于无穷小是不是零的论战。其中反对微积分的一方提出了尖锐的问题,到底无穷小这个量是不是零。因为在涉及无穷小的计算过程中,作为加数或者减数的时候无穷小量被舍去,而作为除数的时候则被保留,这一点从逻辑的一致性上来说是不可接受的。而正统微积分解答这个问题的方法,是把无穷小作为极限为0的过程来理解。但是说实话,这个理解并不让人满意,直到今天也是一样的。

回到问题本身,争论的焦点在于无穷小所处的位置不同,就会被区别对待,让我们看一个例子,求函数,

的导数,这个过程众所周知,

可见引入极限之后,结果中就可以被归因于是极限运算造成的0结果,这就避免了无穷小数量是不是0的问题,这也佐证了无穷小是一个过程这种理解。

但是,当我们考虑虚数单位,包括0阶和1阶甚至高阶虚数单位的时候,无穷小的问题仍然出现,而且此时不应当用极限运算来重定向其因果链,乘除无穷小和加减无穷小的区别对待在逻辑上仍然是不可接受的。

具体来说,我们使用虚数单位(或者其倒数)来表示无穷小,而不是其极限形式,因为我们知道,

其中为虚数单位的阶数。这时候的0意味着周期,而-1意味着比周期少一个的数量,阶虚数单位则意味着这个数量的次方根,由于周期本身的大小是没有限制的,所以它相当于任意大小,包括无穷大和无穷小本身。那么它的次方根作为虚数单位,显然也是无限数量(不被限制为具体数值),由此我们可以把先前的以极限为基础的动态形式,写成以

阶虚数单位为基础的静态形式,或者说把潜无穷形式写成实无穷形式,就可以得到,

其中,

至少是周期减去1的2次方根,也就是通常所说的虚数单位

结果写成,

此时并没有把视为0,它体现出来的就是无穷小本身,也就是说不是0。那么在什么条件下,它才会被当作0处理?那就是在复数中一个纯虚数和一个实数被认为是相互投影为0的前提下,当然它本就是虚数单位。所以当我们把这个结果在实数范围内理解,就是

可见,无穷小是不是0的问题,本质上不是极限问题,而是0到底是什么意思的问题。但不管0是什么,无穷小都不是0。在复数前提下,无穷小意味着虚数到实数的投影为0,而根据定义,

这个导数的实际结果,在至少存在两个维数的一个维数中,若将两个维数都写在一起,其形式为,

或者说,再还原到维数结构之后,最后加上的部分,就是阶无穷小本身,从来就不是0。而结果中构成这个无穷小的(后来加入的)0,指的是周期或者周期的重新开始。

为什么要这么做呢?这么做就把隐藏在涉及到无穷的运算中的微小存在揪了出来。而不是像用极限语言那样把它遮掩下去。而它被揪出来之后,某些问题的真正原因才能从数量上被感知到,而由此对世界的更深层次的理解,才能有的放矢的发生。

总结来说,无穷小是不是0,答案是,从来就不是0。但无穷小作为维数的分界点,已经开启更高或者更低的维数,而两个相继维数之间的投影为0,这才是它被当作0的原因。但不管是否不在一个维数上,都是一个数量的不同部分,而不能作为完整周期存在,这就是它在乘除运算中不能作为0处理的原因。所以说,这才是真正的0。投影为0是视而不见互不影响,而真正的0是周期的开始和结束。0也从来不是什么都没有,因为什么都没有的那个状态,无法被计数系统正确的表达。

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