想起了一位希腊数学家
孔子说:“温故而知新,可以为师矣”。
空闲时,我爱看一些有关数学的书籍。这次,随手在书架上抽出一本旧书,这本书是我当年在 UCLA 数学系修过的一门课, Real Analysis ,通常叫实变函数吧。
书名 : Mathematical Analysis / Second edition
作者: Tom M. Apostol / California Institute of Technology
那年,教我们这门课的是 Yiannis Mostrovakis , 他是世界上顶尖的逻辑学专家,当年他在讲台上给我们授课的情形至今历历在目。
Mostrovakis 是希腊人,瘦瘦高高的,蓄着一蓬大胡子,资本论的作者马克思的那种大胡子,几乎把他的整个下半脸全掩盖了。在西方国家里,这样的大胡子还是蛮常见的,也许是男性的一种时髦吧。当 Mostrovakis说话时,隐蔽在浓密的大胡子里,露出了一排牙齿,能注意到他的嘴巴在动。每当 Mostrovakis来给我们上课,他嘴里叼着一个烟斗,讲话时烟斗拿出来,托在手上,讲完后,烟斗又塞回嘴里。这让我联想起噻在儿童嘴里的“咬咬乐”,儿童有这样的乐趣,数学家也有这样的乐趣。第一堂课,他把他的名字写在黑板上,同时告诉我们:“我的名字不太好拼,你们如果拼错了,我要扣你两分”。我每次上交作业时小心翼翼,至少查二遍,决不让他在“拼错名字”上扣分。
Mostrovakis 教授是非常友善的,但实际上,他是瞧不起我们这些学生的。他在一个助教那里说:“这个班上没有数学家”。UCLA 的数学系里,每个教授都是世界一流的。记得有一年,华罗庚先生来 UCLA 数学系,我们都去听他的讲座,他讲了“优选法”。我环顾一下大教室的四周,寥寥无几,约有二十来个人,好像都是中国学生。我问,数学系里那些教授怎么没见来? 一位研究生回答我说,华罗庚在中国是数学界的祖师爷,但在 UCLA 的数学系里,每个教授都有华罗庚的水平,甚至比华罗庚的水平更高。
Mostrovakis 教授是个极顶聪明的人,这,当然是无可争议的。我们用的这本数学书,里面有很多数学证明题。课堂上,Mostrovakas 用浓重的希腊口音预告:“It is 达里必利,达里必利顶波”,(It is terribly, terribly simple)。
现在回到这本书的第7页(page 7),有这么一道题:
Theorem 1.11 . If ex = 1 + x + x2/2!+ x3/3!+ ……… + xn/n!+ …….. ,then the number e is irrational.
目标非常明确: 证明 e 是 无理数。
直接证明 e 是无理数,当然可以的,但比较麻烦。这本教课书上来了个弯弯绕,先证明 e 的倒数 e-1是无理数,如果 e-1 是无理数, 那么 e 就是无理数了。为什么要这样绕圈子呢?因为证明 e-1 是无理数相对容易,有点 “曲线救国”的意思,数学家的“门槛精”。
【如果 e-1 是无理数, 那么 e 也是无理数】,这个命题可以说是对的,但也不是那么显然的,用数学语言,这是 non-trivial 。
先要证明 【如果 e-1 是无理数, 那么e 也是无理数】这个命题是成立的,这样,在逻辑上滴水不漏,让人心服口服。
我来证明一下:
中文版:
用反证法:
假设 e 是有理数, e = a/b (a 和 b 是整数,这是有理数的定义),
那么 e-1 = b/a 也是有理数,这和假设矛盾,所以 e 是无理数。
英文版:
Prof by contradiction:
If e is rational, e = a/b (a and b are integers, this is the definition of rational numbers), then e-1 = b/a would also be rational,
This is contradiction to the assumption, therefore, e must be irrational。
难吗?这里没有任何高等数学的工具和语言,甚至没有小学课本里的 加减乘除。我用了不到 50 个 字母和符号,不足二行,这里只有逻辑推理。我想,没有受过数学教育,聪明一点的农妇都能理得清想得通。纯数学,说到底就是哲学。
如何证明 e-1 是无理数,这个比较复杂,需要大学数学系课程里的一些工具,这里不展开了。

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