3.5 基数与序数
我们举了很多例子来说明一一映射的重要性,因为一一对应正是数字诞生背后的核心逻辑。历史上,当有人首次意识到“一双翅膀”“一对情侣”“两头野兽”这些包含不同种类元素的集合都可以一一配对,并决定用一个统一的符号来表达这一共性时,抽象的数字“2”便诞生了,它代表了所有元素数目为2的集合所共有的属性,自然数的这种属性被称为基数。
需要指出的是,数字“2”只是表示基数的一个符号。如果你愿意,可以使用其他任何文字或符号来代替它。例如,你可以用汉字“人”代替“2”,用汉字“乙”来代替“1”,用汉字“土”来代替“3”,因为这些汉字的笔画数恰好分别是2、1、3,所以可以作为相应基数的范式符号。事实上,在语言文字中的数字真正形成之前,人类早期的基数就是用类似的范式符号来表达的,例如,“2”的符号是鸟翼,“3”的符号是苜蓿叶,“4”的符号是兽足,“5”的符号是手。
但很遗憾,即使规定好了所有基数的范式符号,仍然不能指望原始人能够从中发展出计数和加法运算的规则。如果要问他们“鸟翼”加上“苜蓿叶”等于什么,他们一定无法理解。即使他们最终理解了你的问题,他们也无法直接给出答案,而是伸出双手逐一和目标集合配对,等到五根手指配对完毕,他们才能回答“鸟翼”加上“苜蓿叶”等于“手”。
这说明牵涉计数和加法运算的时候,人们需要一个包含所有基数的标准集合,其中的元素被赋予了某种顺序可以次第排列。这正是“屈指记数法”展示的过程,“1”的后继是“2”,“2”的后继是“3”,“3”的后继是“4”,自然数这种体现了“后继”观念的属性被称为序数。
有了序数之后,加法就可以被真正定义了,等式1+1=2的真正含义是基数“1”的后继是基数“2”。请记住这点,序数是自然数加法的抽象本质。
思考题
你能再举出一个“一一对应”在实际生活中发挥重要作用的例子吗?