这是非常明白的,它的次数,比一切含着有限个数元素的集合都高。我们现在要紧的是将它来和别的无限集合比较,用偶数的集合吧:
2、4、6、8、10、… 、2n、(2n+2)……
这就有些趣味了。照我们平常的想法,偶数只占全整数的一半,所以整数的无限集合当然比偶数的无限集合次数要高些,不是吗,十个连续整数中,只有五个偶数,一百个连续整数中也不过五十个偶数,就是一万个连续整数中也还不过五千个偶数,总归只有一半;所以要成功“一对一”的关系,似乎有一面是不可能的。然而,你错了,你不好单就有限的数目去想,我们现在是在比较两个无限的集合呀!“无限”总有些奇怪的!我们试将它俩一个对一个地排成两行:
1、2、3、4、5、… 、n、(n+1)……
2、4、6、8、10、… 、2n、(2n+2)……
因为两个都是“无限”的缘故,自然我们不能把它们通都写出来。但是我们已经可以看出来,第一行有一个数,只要用2去乘它就得出第二行中和它相对的数来。掉一个头,第二行中有一个数,只要用2去除它,也就得出第一行中和它相对的数来,这个“一对一”的关系不是无论用哪一行做基础都可能吗?那么,我们有什么权利来说这两个无限集合不一样呢?
整数的无限集合,因为它是无限集合中我们最容易理解的一个,又因为它可以由我们一个一个地举出来(虽然永远举不尽),所以我们替它取一个名字叫“可数集”。我们常常用它来做无限集合比较的标准,凡是次数和它相同的无限集合,都是“可数集”——我们单凭直觉也就可以断定,整数的无限集合在所有的无限集合当中是次数顶低的一个,它可以被我们用来做比较的标准,也就是这个缘故。
究竟无限集合当中,有没有次数比这个“可数集”更高的呢?我可以很爽快地回答你一个“有”字。不但是有,而且我们想要多少就有多少。从这个回答,我们就已对于“无限”算是比较地有些认识,不像以前一般模糊了。这个回答,我供认不讳地向你说,我也是听来的,最初提出它来,也是康托,这已是三十多年的事了。在数学界中,他真是值得我们崇敬的人物,他所创设的集合论,不但在近世数学中占了很珍贵的几页,还开辟了数学进展的一条新路径,使人不得不对他铭感五内!
人间的事,说来总有些奇怪,无论什么,不经人道破,大家便很懵懂。但有人一凿穿,顿时人人都聪明了。在它以前,我们只觉无限就是无限,吾生也有涯,总归弄它不清楚就以不了了之。但现在想起来,实在有些可笑,无须什么证明,我们有些时候也能够觉到,无限集合是可以不相同的。
又来举个例子:比如前面我们所用来决定点的位置的直线,从O点起尽管伸张出去,它所包含的点,就是一个无限集合。随便想去,我们就会觉得它的次数要比整数的无限集合的高,而从别的地方证明起来,也承认了我们所觉到的并没有错。这样说来,我们的直觉很是一个可信赖的了。但是,朋友!你不要太乐观呀,在别的时候,纯粹的直觉就会叫你上当的。
你不相信吗?比如有一个正方形,它的一边是AB。我问你,全个正方形内的点的集合是不是比单只一边AB上的点的集合,它的次数要高些呢?凭了我们的直觉,总要给它一个肯定的回答的,但这你上当了,仔细去证明,它们俩的次数却恰好只是相等。
总结以上的话,你记好下面的一个基本的定理:
“若是有了一个无限集合,我们总能够做出一个次数比它高的来。”
要证明这个定理,我们就用整数的集合来做基础,那么,所有可数集也就不用再证明了。为了说明简单些,我只随意再用一个集合。
照前面说过的,整数的集合是这样:
1、2、3、4、5、… 、n、(n+1)……
就用E代表它。
凡是用E当中的元素所做成的集合,无论它所含的元素的数有限或无限,都称它们为E的“子集”,所以:
17、25、31