الانتقال إلى المحتوى
The Lumenary
مسار الدهشةاختياري · لا يُقيَّم أبدًاينطلق من Sets

How many infinities?

هذه الصفحة غير مترجمة بعدُ إلى العربية، لذلك تُعرض باللغة English.

ساعد في الترجمة →
1

السؤال

There are infinitely many counting numbers and infinitely many infinite 0–1 sequences. Are these two infinities the same size?

جرّب التجربة قبل متابعة القراءة. لا توجد طريقة خاطئة للاستكشاف.

2

التجربة

آلة القُطر

هذه قائمة من المتتاليات اللانهائية المكوّنة من 0 و1 (لا نستطيع إلا عرض بدايتها). المتتالية الذهبية d تقلب القُطر.

s1…
s2…
s3…
s4…
s5…
s6…
d101001????…

أشِر إلى صف (أو انتقل إليه بمفتاح Tab) لترى أين تختلف d عنه. انقر على أي رقم لتغيير القائمة.

أضف d إلى القائمة، وستظهر d جديدة مختلفة مرة أخرى. لا يمكن لأي قائمة — مهما طالت — أن تحتوي على كل المتتاليات.

3

تلميحات، إن أردتها

    4

    ما الذي يحدث

    ما الذي يحدث

    Two sets have the same size — the same cardinality — when their elements can be paired off one-to-one, by a bijection. For finite sets this is just counting. For infinite sets it gives surprises: the even numbers 0,2,4,…0, 2, 4, \dots can be paired with all counting numbers 0,1,2,…0, 1, 2, \dots by n↦2nn \mapsto 2n, so there are "as many" even numbers as counting numbers. A set that can be listed as s1,s2,s3,…s_1, s_2, s_3, \dots is called countable.

    Are all infinite sets countable? In 1891 Georg Cantor gave a famous argument that the answer is no.

    Suppose someone hands us a list s1,s2,s3,…s_1, s_2, s_3, \dots of infinite 0–1 sequences. Build a new sequence dd by flipping the diagonal: let the nn-th digit of dd be the opposite of the nn-th digit of sns_n. Then dd differs from s1s_1 in position 11, from s2s_2 in position 22, and in general from sns_n in position nn. So dd is not anywhere on the list.

    Since every list misses some sequence, the set of all infinite 0–1 sequences is uncountable: it is a strictly bigger infinity than the counting numbers.

    ملاحظة

    The experiment shows the mechanism on a finite part of a list. It illustrates the idea; the argument above — which works for any list whatsoever — is the proof.

    The same diagonal idea reappears across mathematics and computer science: in showing that the real numbers are uncountable, in Gödel's incompleteness theorems, and in Turing's proof that no program can decide whether every program halts.

    مُختبَر حاسوبيًاصاغه الذكاء الاصطناعي · بانتظار المراجعة البشرية
    5

    إلى أين يقود هذا