Кіріспе

Шексіз бөліну философияда, физикада, экономикада, тәртіп теориясында (математиканың бір саласы) және ықтималдық теориясында (математиканың бір саласы) әртүрлі түрінде кездеседі. Материяның, кеңістіктің, уақыттың, ақшаның немесе континуум сияқты абстрактты математикалық объектілердің шексіз бөліну мүмкіндігі немесе оның болмауы туралы сөз қозғауға болады.

Философияда

Батыс дәстүріндегі идеяның бастауы біздің заманымыздан бұрынғы 5 ғасырға дейін жетеді, ежелгі грек философы Демокрит және оның ұстазы Левкипптен басталады. Олар материяның сезімдермен қабылданатын шектен тыс бөлінуге болатынын теориялық тұрғыда қарастырды, соңында бөлінбейтін атомға дейін жетеді. Үнді философы Махарши Канада да атомдық теорияны ұсынды, бірақ бұл философтың қандай дәуірде өмір сүргені туралы нақты мәлімет жоқ, б.з.д. 6 ғасыр мен 2 ғасыр аралығында болған деген болжам бар. Шамамен б.з.д. 500 жылы ол материяны (падарт) бөліп, одан кішірек және кішірек бөлшектер алуға болатынын айтты. Соңында, одан әрі бөлуге болмайтын ең кішкентай бөлшектерге жететін уақыт келеді. Ол осы бөлшектерді Парману деп атады. Тағы бір үнді философы Пакудха Катяяма осы ілімді кеңейтіп, бұл бөлшектер әдетте бірігіп, түрлі материя түрлерін құрайды деді. Атомизм Платонның «Тимей» диалогында зерттелген. Аристотель ұзындық пен уақыттың шексіз бөлінетінін дәлелдеп, атомизмді жоққа шығарды. Эндрю Пайл өзінің «Атомизм және оның сыншылары» атты кітабының алғашқы беттерінде шексіз бөлінуді түсіндіреді. Ол шексіз бөлінудің мысалы ретінде алма сияқты бір нәрсені шексіз рет бөлуге болатынын, бірақ оны ешқашан нүктеге немесе кез келген атомға дейін бөлуге болмайтынын көрсетеді. Көптеген философтар шексіз бөлінудің шексіз көп нысандар жиынтығын (шектен тыс бөлінулер болғандықтан, шексіз нысандар жиынтығы болуы керек) немесе (сирек жағдайларда) нүктелік өлшемдегі нысандарды, немесе екеуін де қамтитынын айтады. Пайл шексіз бөлінетін кеңейтімдердің математикасы осылардың ешқайсысын қамтымайды, яғни шексіз бөлінулер бар, бірақ нысандардың саны шекті және олар ешқашан нүктелік өлшемнен кем элементтерге бөлінбейді деп мәлімдейді. Зенон жебе бір сәтте осында, қозғалмай тұрса, кейін басқа жерде, қозғалмай тұрса, қалай қозғала алады деп сұрақ қойды. Алайда, Зенонның ойлары дұрыс емес, өйткені ол егер әрбір нысан тең кеңістікті алып жатса, қозғалыстағы нысан да әрқашан осындай кеңістікті алып жатса, ұшатын жебе қозғалмайды деді. Бұл жалған, себебі уақыт басқа шамалар сияқты, бөлінбейтін сәттерден тұра алмайды. Альфред Норт Уайтхед Зенонның ұшатын жебе туралы парадоксына жауап беріп былай деді: «Егер әрбір келесі әрекет азаятын қатарда болса, шекті уақыт ішінде шексіз көп әрекеттер орын алуы мүмкін».

Кванттық физикада

Кванттық механика ашылғанға дейін, материяның шексіз бөліне алатыны және оны шексіз кішкентай бөліктерге бөлуге болатыны туралы сұрақтардың арасында ешқандай айырмашылық жасалмайтын еді. Осы себепті, грекше "атомос" (ἄτομος) сөзі, мағынасы "бөлінбейтін", әдетте "бөлшектелмейтін" деп аударылады. Ал қазіргі заманғы атом, шындығында, бөліне алатын болса да, ол іс жүзінде бөлінбейтін: кеңістіктің мұндай бөлінуі жоқ, оның бөліктері атомның материалдық бөліктеріне сәйкес келеді. Басқаша айтқанда, материяның кванттық-механикалық сипаттамасы «форма бойынша кесу» (cookie cutter) парадигмасына сәйкес келмейді. Бұл материяның бөлінуі туралы ежелгі мәселеге жаңаша түсінік береді. Материалдық объектінің көптігі – оның бөліктерінің саны – шекаралық беттердің емес, ішкі кеңістіктік қатынастардың (бөліктер арасындағы салыстырмалы орналасулардың) болуына байланысты, ал олардың нақты мәндері жоқ. Стандартты модельге сәйкес, атомды құрайтын бөлшектер – кварктар мен электрондар – нүктелік бөлшектер болып табылады: олар кеңістікке иеленбейді. Атомның кеңістікке ие болуын қамтамасыз ететін нәрсе – кеңістікте "жайылған" және одан кішкентай бөліктерге бөліне алатын "зат" емес, оның ішкі кеңістіктік қатынастарының белгісіздігі. Физикалық кеңістік көбінесе шексіз бөлінетін деп есептеледі: кеңістіктегі кез келген аймақты, оның қаншалықты кішкентай болғанына қарамастан, одан әрі бөлуге болады деп саналады. Уақыт да солай, шексіз бөлінетін болып есептеледі. Алайда, физикадағы қазіргі ең қабылданған теория – Стандартты модельге сәйкес, бір қашықтық (Планк ұзындығы деп аталады, 1.616229(38)×10−35 метр, кванттық теорияның негізін қалаушылардың бірі Макс Планктың құрметіне аталған) және, демек, уақыт аралығы (жарық осы қашықтықты вакуумда жүріп өтуге жұмсайтын уақыт, 5.39116(13)×10−44 секунд, Планк уақыты деп белгілі) бар, онда Стандартты модельдің күші жойылатыны күтіледі – бұл, тиімді түрде, мағыналы мәлімдемелер жасауға болатын ең кішкентай физикалық масштабқа айналады. Кеңістік-уақыттың және фундаменталды бөлшектердің физикалық мінез-құлқын одан да кішкентай қашықтықтарда болжау үшін, кванттық механика мен жалпы салыстырмалылық теориясының бұрын үйлеспейтін теорияларын біріктіретін кванттық гравитацияның жаңа теориясы қажет.

Экономика саласында

Бір доллар немесе бір евро 100 центке бөлінеді; төлем тек центтермен жүзеге асырылуы мүмкін. Газ бензин сияқты кейбір тауарлардың бағасы галонға немесе литрге центтің ондық бөлігімен көрсетілуі жиі кездеседі. Егер бензиннің бағасы бір галонға 3,979 доллар болса және 10 галон сатып алынса, онда "артық" 9/10 цент он есеге дейін жетеді: "артық" 9 цент, сондықтан осы жағдайда бір цент төленеді. Ақша нақты сандар жүйесіне негізделгендіктен, оны шексіз бөлуге болады. Дегенмен, қазіргі заманғы монеталар бөлінбейді (бұрынғыда кейбір монеталар әрбір операция кезінде өлшеніп, кез келген шексіз дәлдікпен бөлінетін болып есептелген). Әрбір операциядағы белгілі бір дәлдік пайдасыз, себебі осындай шағын сомалар адамдар үшін маңызсыз. Баға неғұрлым жоғары болса, дәлдік соғұрлым маңызды болуы мүмкін. Мысалы, бір миллион акция сатып алғанда, сатып алушы мен сатушы центтің ондық бөлігіне дейін баға айырмашылығына қызығушылық танытуы мүмкін, бірақ бұл тек қана таңдау. Бизнес өлшемдері мен таңдауларындағы барлық басқа да нәрселер тараптардың қызығушылығына қарай осылай бөлінеді. Мысалы, қаржылық есептер жылдық, тоқсандық немесе айлық түрде ұсынылуы мүмкін. Кейбір бизнес-менеджерлер ақша ағыны туралы есептерді күніне бірнеше рет жүргізеді. Уақытты шексіз бөлуге болса да, бағалы қағаздар бағасы туралы деректер дискретті уақыт аралықтарында ұсынылады. Мысалы, 1920 жылдардағы акция бағаларының тізімдерін қарасақ, бағаларды күннің соңында табуға болады, бірақ сағат 12:47-ден кейін үш жүзден бір секундта емес. Дегенмен, жаңа әдіс теориялық тұрғыдан екі есе жылдамдықпен деректерді ұсынуы мүмкін, бұл деректерді ұсыну жылдамдығын одан әрі арттыруға кедері келтірмейді. Парадоксалды болғанымен, қаржы нарықтарына қолданылатын техникалық математика, егер шексіз бөлінетін уақыт жуықтау ретінде қолданылса, көбінесе қарапайым болады. Мұндай жағдайларда да жұмыс істеу үшін белгілі бір дәлдік таңдалады және өлшемдер осы жуықтауға дейін дөңгелектенеді. Адамдардың өзара әрекеттесуі тұрғысынан ақша мен уақыт бөлінеді, бірақ одан әрі бөлудің қажеті болмайтын нүктеге дейін ғана, ал бұл нүктені дәл анықтау мүмкін емес.

Рет теориясы бойынша

Рационалды сандар өрісінің шексіз бөлінетін (яғни, реттік теория бойынша тығыз) болуы, кез келген екі рационалды санның арасында тағы бір рационалды сан бар екенін білдіреді. Керісінше, бүтін сандар сақинасы шексіз бөлінбейді. Шексіз бөліну, олқылықтың болмауын білдірмейді: рационалды сандар ең үлкен шекке ие емес. Яғни, егер рационалды сандарды екі бос емес жиынға – A және B жиындарына бөлсек, мұнда A жиынына белгілі бір иррационалды саннан (мысалы, π) кіші рационалды сандардың барлығы, ал B жиынына одан үлкен рационалды сандардың барлығы енетін болса, онда A жиынында ең үлкен элемент болмайды, ал B жиынында ең кіші элемент болмайды. Шынайы сандар өрісі, керісінше, шексіз бөлінеді және олқылықсыз. Кез келген сызықтық реттелген жиын, егер ол шексіз бөлінетін және олқылықсыз болса, және бірден көп элементтен тұрса, санаусыз шексіз болады. Дәлел үшін Кантордың алғашқы санаусыздық дәлеліне жүгініңіз. Тек шексіз бөліну шексіздікті білдіреді, бірақ санаусыздықты емес, және рационалды сандар осыған мысал болады.

Ықтималдық үлестірілімдерінде

F ықтималдық үлестірімі нақты түзуде шексіз бөлінетін болады дегені, егер X кез келген кездейсоқ айнымалы болса және оның үлестірімі F-ке тең болса, онда әрбір оң бүтін сан үшін n тәуелсіз, бірдей үлестірілген X1, …, Xn кездейсоқ айнымалылары табылады, олардың қосындысы X-тің үлестірімімен бірдей (осы n кездейсоқ айнымалылардың үлестірімі әдетте X-тің үлестірімінен өзгеше болады). Пуассон үлестірілімі, кекешіндеген Пуассон үлестірілімі, теріс биномдық үлестірілім және Гамма-үлестірілімі – шексіз бөлінетін үлестірілімдердің мысалдары, сондай-ақ қалыпты үлестірілім, Коши үлестірілімі және тұрақты үлестірілімдер отбасының барлық басқа мүшелері де осыған жатады. Скив-нормальді үлестірілім – шексіз бөлінбейтін үлестірілімнің мысалы. (Қараңыз: Домингес Молина және Роша Артеага, 2007 жыл.) Кез келген шексіз бөлінетін ықтималдық үлестірілімі табиғи түрде Леви процесіне сәйкес келеді, яғни стационарлық тәуелсіз артқы қадамдармен {Xt : t ≥ 0} стохастикалық процеске (стационарлық дегеніміз, s < t үшін Xt – Xs-тің ықтималдық үлестірімі тек t – s-қа ғана тәуелді; тәуелсіз артқы қадамдар дегеніміз, бұл айырмашылық [s, t] аралығымен қиылыспайтын кез келген аралықтағы сәйкес айырмашылықтан тәуелсіз, және осыған ұқсас, кез келген шекті сандағы аралықтар үшін). Ықтималдық үлестірілімдерінің шексіз бөлінуі туралы бұл ұғымды 1929 жылы Бруно де Финетти енгізген.