Lõpmatus

Allikas: Vikipeedia
Jump to navigation Jump to search

Lõpmatus (sümbol ) on omadus, mis seisneb piiramatuses. Lõpmatuks nimetatakse tavaliselt seda, millel pole ruumilist ega ajalist piiri.

Matemaatikas eristatakse lõpmatuse astmeid, sest on võimalik näidata, et ühtedel lõpmatutel hulkadel on suurem võimsus kui teistel. Georg Cantor rajas transfiniitsete arvude süsteemi, milles esimene transfiniitne kardinaalarv on alef-null (), mis on naturaalarvude hulga võimsus.

Antiikaegne arusaam lõpmatusest[muuda | muuda lähteteksti]

Traditsiooniline arusaam pärineb Aristoteleselt:

... on alati võimalik mõelda suuremast arvust; sest suurust saab poolitada lõputu arv kordi. Seetõttu on lõpmatus potentsiaalne, mitte kunagi aktuaalne; osade arv, mida saab võtta, ületab alati iga etteantud arvu. (Füüsika 207b 8)

Seda nimetatakse sageli potentsiaalseks lõpmatuseks.

Ajalugu[muuda | muuda lähteteksti]

Muistsetel kultuuridel oli mitmeid ideid lõpmatuse olemusest. Iidsed indialased ja kreeklased ei määratlenud lõpmatust täpse formaalsusega nagu seda teeb kaasaegne matemaatika, ning selle asemel lähenesid lõpmatusele kui filosoofilisele kontseptsioonile.

Varajane Kreeka[muuda | muuda lähteteksti]

Varasem kirje lõpmatuse ideest tuleb Anaximandroselt, kes oli kreeka filosoof, ning ta elas Miletusel. Ta kasutas sõna apeiron mis tähendab lõpmatu või  piiramatu. Esimesed matemaatilised tõestused lõpmatusest tulevad Zenon Eleastilt. Aristoteles kutsus teda dialektika lejutaks. Ta on kõige tuntum oma paradokside poolest.

Vastolus Aristotelese traditsioonilise seisukohaga eelistasid hellenistlikud kreeklased üldiselt potentsiaalset lõpmatust tegelikust lõpmatusest eristada.

Varajane India[muuda | muuda lähteteksti]

Jaini matemaatiline tekst Surya Prajnapti liigitab kõik numbrid kolmeks: loendamatu, lugematu ja lõpmatu. Igaüks neist jagati täiendavalt kolme järjstusse:

  • loendamatu: madalaim, keskmine ja kõrgeim;
  • lugematu: peaaegu arvutu, tõeliselt arvutu ja loendamatult arvutu;
  • lõpmatu: peaaegu lõpmatu, tõeliselt lõpmatu ja lõputult lõpmatu.

Selles töös eristatakse kahte lõpmatu arvu põhitüüpi. Nii füüsilistel kui ka ontoloogilistel alustel tehti vahet rangelt piiritletud lõpmatusega asamkhyata (“lugematu ja arvutu”) ja vabalt piiritletud lõpmatusega ananta (“lõpmatu ja piiramatu”).

17. sajand[muuda | muuda lähteteksti]

Euroopa matemaatikud hakkasid süstemaatiliselt kasutama lõpmatuid numbreid ja väljendeid 1655. aastal.

Matemaatika[muuda | muuda lähteteksti]

Hermann Weyl ütles 1930. aastal antud matemaatika-filosoofilises pöördumises, et matemaatika on lõpmatuse teadus.

Lõpmatuse sümbol[muuda | muuda lähteteksti]

Lõpmatuse sümbol kujutab lõpmatuse ideed. Selle võttis kasutusele John Wallis 1655. aastal ning sellest ajast alates kasutatakse seda ka väljaspool matemaatikat.

Jada piirväärtuse arvutamine[muuda | muuda lähteteksti]

Jada {aₓ} piirväärtuse jaoks on kolm võimalust:

  1. piirväärtus eksisteerib ja on lõplik, st limx→∞ aₓ = a;
  2. piirväärtus eksisteerib, kui on lõpmatu, st limx→∞ aₓ = ∞ või limx→∞ aₓ = -∞;
  3. piirväärtust ei eksisteeri, ei lõplikku ega lõpmatut, st  limx→∞ aₓ = 0.

Määramatus on see, kui tekivad järgmised olukorrad:

  1. ∞-∞ (lõpmatus miinus lõpmatus)
  2. 0/0 (null jagatud nulliga)
  3. ∞/∞ (lõpmatus jagatud lõpmatusega)
  4. 0*∞ (null korda lõpmatus)

Määramatusest vabanemiseks tuleb kasutada teisendusi.

Füüsika[muuda | muuda lähteteksti]

Füüsikas kasutatakse reaalarvude ligikaudseid väärtusi pidevateks mõõtmisteks ja naturaalarve diskreetseteks mõõtmisteks (loendamine). Seetõttu eeldavad füüsikud, et ühelgi mõõdetaval kogusel ei ole lõpmatut väärtust. Arvatakse, et ühelgi kehal ei saa olla lõpmatu mass või lõpmatu energia. Olemas on lõputute asjade ettekujutused, nagu näiteks lõpmatu plane wave, kuid nende realiseerimiseks pole õigeid vahendeid.

Füüsilise lõpmatuse teoreetilised rakendused[muuda | muuda lähteteksti]

Mugavuse huvides kasutatakse arvutustes, võrrandites ja teooriates sageli lõpmatuid seoseid või piiramatuid funktsioone ning hõlmatakse lõpmatuid koguseid. Füüsikud nõuavad siiski, et lõpptulemus oleks mõttekas. Näiteks tõlgendatakse kvantväljateoorias esinevad lõpmatused nii, et need viiksid füüsiliselt sisulise tulemuseni, mida nimetatakse renormalisatsiooniks.

Üheks näiteks, kus teoreetilises olukorras on tulemuseks lõpmatus, on mustade aukude kirjeldamiseks kasutatav mõiste singulaarsus. Mõned üldise relatiivsusteooria võrrandite lahendused võimaldavad null-suuruse piiratud massijaotusi ja sealhulgas ka lõpmatut tihedust. Seda nimetatakse matemaatiliseks singulaarsuseks või punktiks, kus füüsiline teooria laguneb. See ei tähenda tingimata füüsilise lõpmatuse olemasolu, aga see võib tähendada, et teooria ei suuda lihtsalt olukorda õigesti kirjeldada.

Viited[muuda | muuda lähteteksti]