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你无法通过告诉一个孩子什么是数来教他计数,而会向他展示出现数的事例:两条狗、两个苹果、两本书、……。他逐渐注意到,“二性”这种性质是所有这些例子所共有的。这样他便形成了“数”的概念。

  数是集合的性质。有两个元素的是苹果或狗的集合,而不是任何个体的苹果或狗。我们计数的不是一个对象,而是对象的集合。数学家在思考究竟什么是数时,发现了这个事实。他们还意识到,说两个数何时相同要比说它们是什么更容易。

  如果一个孩子有两只杯子,每只杯子都位于各自的杯碟上,那么某一时刻他会意识到,他必定也有两只杯碟。玩抢座位游戏时,如果有7位玩家和6个座位,就会有人没有座位。如果一位剧院经理看到剧院里的每个座位正好坐着一个人,他就知道人数和座位数完全相同。他无需知道有多少个座位就能知道这一点。

  这意味着“相同的数”的概念并不依赖于“数”的概念。同样,你可以在不知道长度的情况下把两根绳子并排放置,以判断它们是否长度相同。或者,你可以用一个梁式天平来判断两个物体是否有相同的重量。在所有这三种情况下,说两个给定对象何时具有相同的性质,要比一般地说这种性质是什么更容易。你只需要知道如何就这种(尚未定义的)性质对对象进行比较。

  就长度或重量而言,不难确定比较的方法。那么“数”呢?

  让我们回到剧院座位上的人的例子。为了确保数完全相同,我们需要知道:

  (1)每个人坐一个座位。

  (2)每个座位坐一个人。

  如果设S是座位的集合,P是人的集合,那么对于每个人p∈P,可以定义f(p)∈S为他所坐的座椅。于是,f:P→S是一个双射(一一对应)。首先,f符合我们对函数的定义:其定义域是P,目标域是S。由(1)可知,为p指定f(P)的规则是明确的。f是满射,因为由(2)可知,每个座位坐一个人;也是单射,因为同样由(2)可知,每个座位只坐一个人。

  通常,当且仅当两个集合之间存在一个双射时,它们才有相同数目的元素。

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