符号 ∞ 已知最早的用例,见约翰·沃利斯的《论圆锥曲线》(1655)。正文中间写着“esto enim ∞ nota numeri infiniti”,即设 ∞ 为一个无穷数的符号。往上两行,每个平行四边形的高是总高的 1/∞。John Wallis · Wikimedia Commons · 公有领域 1655 年,牛津教授、英国人约翰·沃利斯把一个平面图形分成无穷多个极薄的平行四边形,每个的高都等于总高的一个无穷小部分。为了写下这一部分,他需要一个表示无穷的符号,于是发明了一个: 那么,设 ∞ 为一个无穷数的符号。 — 约翰·沃利斯,《论圆锥曲线》(1655) 他把每个平行四边形的高写成 $\frac1\infty$。没有人确切知道他从哪里得到了这个形状。最常被提到的两种假说是:罗马数字 CIↃ 的一种变体,它表示一千,常被用来表示“很多”;以及希腊字母表的最后一个字母,小写的欧米伽 $\omega$,意味着万物的终点。 长得像数的符号 $\infty$ 的麻烦在于它看起来像一个数。它和其他数排在同一行上,旁边可以写运算符号,可以进入分数。这就引诱人做一些毫无意义的计算。如果 $\infty$ 是一个数,那么 $\infty-\infty=0$。但请看: $$\lim_{x\to\infty}\big((x+1)-x\big)=1,\qquad\lim_{x\to\infty}(2x-x)=\infty,\qquad\lim_{x\to\infty}(x-2x)=-\infty.$$在这三个计算中,两项都趋于无穷,而结果各不相同。所以 $\infty-\infty$ 被称为不定式:值不由写法决定,而由各部分增长的快慢决定。$\frac\infty\infty$、$0\cdot\infty$、$1^\infty$ 和 $\frac00$ 也是一样。 极限中的 ∞ 是一个方向 当我们写 $x\to\infty$ 时,$\infty$ 不是 $x$ 到达的一个地方,而是一个方向:“$x$ 不停地增大”。句子 $$\lim_{x\to\infty}\frac1x=0$$并不是说 $\frac1\infty=0$,而是说只要 $x$ 足够大,$\frac1x$ 就能任意地接近零。第1章讲述了柯西和魏尔斯特拉斯怎样不把无穷当作数来写下这一点。亚里士多德把这种无穷叫作潜无穷:一个总能继续、却永远不会完成的过程。 约翰·沃利斯(1616–1703),牛津的几何学教授、英国议会的密码学家,此像依据戈弗雷·内勒的画作绘制。依据 Godfrey Kneller · Wikimedia Commons · 公有领域 有大小的无穷 十九世纪末,格奥尔格·康托尔做了一件亚里士多德禁止的事:他把无穷集合当作完成了的对象,并比较它们的大小。自然数集和偶数集一样大,因为它们可以一一配对($n\leftrightarrow2n$)。实数集更大,这一点由对角线论证说明——历史书中图灵那一章在讲可计算数时用的就是它。