假设有一家拥有无穷多个房间的旅馆,房间号依次为1、2、3……且所有房间都住满了客人。
有一天,一位新客人前来投宿,旅馆经理让1号房间的客人搬到2号房间,2号房间的客人搬到3号房间,以此类推。这样,每位客人都有了新房间,1号房间就空出来给新客人住了。接着,来了无穷多个新客人。经理让1号房间的客人搬到2号房间,2号房间的客人搬到4号房间,3号房间的客人搬到6号房间,即让n号房间的客人搬到2n号房间。于是,所有奇数号房间空了出来,无穷多个新客人得以入住。后来,又有无穷多辆客车上各载着无穷多个客人前来。经理先将所有奇数房间清空,再把第一辆客车上的客人安排在第3号房间,第二辆客车上的客人安排在第5号房间……第i辆客车上的客人安排在第p号房间(其中p是第i + 1个质数),也可通过客车的车牌号与客人的座位号交替书写得到房间号,从而解决了这些客人的住宿问题。
希尔伯特旅馆的故事展示了无穷集合的奇特性质,让我们看到无穷集合可以和它的一个真子集建立一一对应关系,与有限集合的性质截然不同,也让我们对数学中的无穷概念有了更深刻的理解。
文/基础教学部 华玲
编审/张慧娟
审核/王俊华