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※ 本文為 terievv 轉寄自 ptt.cc 更新時間: 2017-01-14 15:53:05
看板 Gossiping
作者 firce7772004 (Verthandi)
標題 Re: [問卦] 1+2+3+4+.......= -1/12 ?
時間 Sat Jan 14 02:50:22 2017


※ 引述《devidevi (蜜蜜)》之銘言:
: ※ 引述《zax8419 (不要查我哎批嘛Q)》之銘言:
: : %如果想要確切了解1+2+3+....=-1/12 可以去google zeta函數
: : 一個至今還在爭論の數學(?)問題
: : (3)1+2+3+4+.......= -1/12 ?
: 1.誰可以告訴我,為什麼正數無限相加會等於負的???
: 2.如果這點是謬論,可以代表這個人所說都都是謬論嗎??

我們可以先考慮1 e^(-x) + 2 e^(-2x) + ...
這個級數無論正數x多小都會收斂,所以可以求和
其結果是 e^(-x)/(1-e^(-x))^2 = 1/x^2 - 1/12 + x^2/240 + ...
                                     ~~~~~~
然後再令x→0,得到1 + 2 + ... = ∞ + (-1/12)

當然這個結論大有問題
畢竟今天我們是用一個特定的變形(e^(-nx))來求和
藉以分離無限(隨著x發散的部分)跟有限(-1/12)
題目本身並沒有告訴我們要先乘上這個exp再令x→0呀
萬一我們用了其他變形,比如說e^(-nx^2)或(n/L)^(-x)
那我們怎麽保證答案還會一樣?

事實上這就是物理學家所謂的regularization的關鍵
可以證明在這個例子(以及其他的:量子場、弦論等)
只要這個變形滿足某些性質
例如說1. x代0要回到原本的和 2. 收斂速度夠快  等等
用哪個函數都會給出-1/12這項
所以才會有人說是∞ + (-1/12)

許多人或許聽過夸克、微中子、希格斯粒子
我們對這些粒子物理的理解是建構在量子場論上的
卻很少人知道量子場論差點被整套打掉重來
就因爲不管你做什麼計算都會碰到無限大
電荷?無限大.質量?無限大.機率?無限大.
東補西補物理學家得到一個結論:
只要這個無限大是∞ + a 這種形式
那就有希望把∞的部分藏到理論定義裡面
使得我們可以得到有限的a這個結果
而這當然得要a的值不取決於我們怎麽藏∞

一個有名的例子是Casimir effect, 真空極化能量
主要是人們在計算時剛好碰到了1 + 2 + 3 + ...
想當然耳就想盡辦法把∞藏起來用-1/12當答案了
而這個效應卻是真實可測量的

也因此不能再說-1/12只是數學把戲而已

弦論之所以會常被跟1 + 2 + ... 連在一起
是因爲某種弦的振動可以對應到1單位, 2單位, ... 的能量
總能量就用-1/12做計算,其他的藏起來了
科普比較少提到的是就因爲這個-1/12
這個版本的弦論必須在12 * 2 + 2 = 26 維時空才能存在

打得太長大概很多人會直接END
稍微有些微積分底子的板友
可以試試用不同的變形得到-1/12
對數學物理不感興趣的板友
只要知道當初物理學家也是不得已才研究這個的
不是想隨便唬爛人

延伸閱讀:
Quantum Field Theory and the Standard Model, Ch. 15

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 131.215.7.171
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sai0224sai: 嗯嗯 跟我想的一樣 我正要準備打一篇1F 01/14 02:51
mnhyuiop: 剛考完試,讓人放鬆一下可以嗎2F 01/14 02:51
a94037501: rrrrrr先推可是真的看不懂3F 01/14 02:52
Waitaha: 看不懂啦4F 01/14 02:52
nestea911399: 感謝分享5F 01/14 02:52
KAOKAOKAO: 推解釋  但這個workaround真的很醜  外行人看來啦6F 01/14 02:54
ogisun: 恩恩 我昨天的申論題也寫這樣7F 01/14 03:01
DarkerDuck: 你弦論系??8F 01/14 03:02
sealdoom: 推認真9F 01/14 03:02
westdoor5566: 跟我理解的差不多10F 01/14 03:04
hankdai: 優質文大大推11F 01/14 03:05
plusonezero: 我也是這麼認為,只是如果原po可以說人話就更完美了12F 01/14 03:09
m21423: 深夜U文13F 01/14 03:10
qr1348: 先推 免得別人以為我看不懂14F 01/14 03:11
sanpo0108: 早就知道了哼15F 01/14 03:13
hank850503: 感謝分享16F 01/14 03:15
ren1072: Casimir effect與真空極化關聯不大吧!17F 01/14 03:17
orze04: 感謝這些數學工具才有今天的物理18F 01/14 03:25
crazyke313: = =????我覺得我應該是智障19F 01/14 03:28
verydolungbe: 還好看懂87%20F 01/14 03:31
sc2x2: 不推不行,不過批踢踢鄉民應該也不在乎21F 01/14 03:42
zz7856132: 看了第一行頭就好痛22F 01/14 03:46
purpleforest: 原來如此 漲姿勢了23F 01/14 03:48
zzzikiri: 你害我想到我20年前寫的論文了24F 01/14 04:04
j53815102: 看的懂的人才有資格推25F 01/14 04:05
eltonbibi: 怎把我上次跟你說的事情講出來了呢26F 01/14 04:08
gggaaammm: 黑人問號????27F 01/14 04:16
[圖]
 
thisismasonl: 只看到希格斯粒子,以為是E29F 01/14 04:38
acoupleof123: 推30F 01/14 04:40
andyhung: 英雄所見略同31F 01/14 04:43
Ken99523: 優質文32F 01/14 04:45
kiy75: 喔喔喔33F 01/14 04:46
UncleGary: 這陣子討論數學的好多 終於有一篇有水準的了34F 01/14 04:51
fauna:  專業推35F 01/14 04:59
a8824031: 快推 不然人家以為我看不懂36F 01/14 05:36
cerberi: 推專業,看無37F 01/14 06:13
bobyhsu: 無聊 Sheldon都改研究黑洞了38F 01/14 06:15
octangus07: 專業推39F 01/14 06:22
diablo5566: 每個字都看得懂40F 01/14 06:37
hlfy3169: 每個字都看的懂+141F 01/14 07:04
kevininla: 跪42F 01/14 07:31
deii: 老師你失眠了嗎?43F 01/14 07:43
schopan: 原來如此  一直想知道自然科學應用的例子  長知識44F 01/14 08:04
coldlee: 跟我想的差不多45F 01/14 08:28
huangkevin88: 懶人包謝謝46F 01/14 08:31
devidevi: 1+2+3+....這個可以獨立存在,還是需要有前提???47F 01/14 08:46
devidevi: 需要有前提的情況下,就不能單純寫1+2+3+...=-1/12
devidevi: 這是邏輯問題,不是數學問題
firce7772004: 我沒說1+2+...=-1/12呀?50F 01/14 09:08
lhlt: 驚人的是如果有可以實際應用。51F 01/14 09:21
wayne030: 什麼狀況會不得已研究這個問題...52F 01/14 09:23
Ayenyen: 優文53F 01/14 09:59
x284yk6cjo5: 看不懂QQ54F 01/14 10:17
Kemuel:55F 01/14 10:30
qwer4123: 還好我看得懂56F 01/14 11:44
qwer4123: 噓錯  等等補推
ajan007: 還好我看得懂中文58F 01/14 11:53
henrynIl: 推 不過看不懂QQ59F 01/14 12:12
weltschmerz: 推推60F 01/14 12:36
Cybershit: 原來如此 從物理的觀點來看就和數學的觀點不同了61F 01/14 12:38
Cybershit: 不過機率無限大的部分不太能懂 是指無限大處的機率?
laplacian: 那本書似乎是112QFT的課本63F 01/14 13:00
nolonelymore: 優質好文64F 01/14 13:40
wcyboy478: 好多黑人問號65F 01/14 14:32
edward0811: 這樣還是錯吧,物理這樣蠻牽強的?66F 01/14 15:02
Nexus5X: 機率發散在場論計算很常見 請參見renormalization67F 01/14 15:27

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