數(shù)學(xué)——在大多數(shù)人心目中,都是完美的、融洽的、毫無漏洞的;當(dāng)然對(duì)某些人來說,也是觸不可及的。
沒錯(cuò),在二十世紀(jì)前,數(shù)學(xué)一直都被認(rèn)為是自洽的,沒有矛盾的,可是在1931年后,這個(gè)認(rèn)知就被一個(gè)定理打破了,它就是大名鼎鼎的——哥德爾不完備性定理。
哥德爾不完備性定理
這就是完整的哥德爾不完備性定理,被譽(yù)為二十世紀(jì)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一,由奧地利裔美國數(shù)學(xué)家哥德爾(Goedel,1906-1978)在1931年提出。
該定理的描述其實(shí)是說,只要數(shù)學(xué)系統(tǒng)包含了初等數(shù)論描述,那么該系統(tǒng)的自洽性和完備性就不可能同時(shí)得到滿足。該定理一出就震驚整個(gè)科學(xué)界,然后一舉粉碎了數(shù)學(xué)家們二千多年來統(tǒng)一數(shù)學(xué)的愿望,然后魔爪延伸至哲學(xué),甚至物理學(xué)。
最為人所知的不可判定命題,當(dāng)屬歐幾里德第五公設(shè)(也叫平行公設(shè)),該命題已經(jīng)被證實(shí)為不能證明也不能證偽,因?yàn)槲覀兗僭O(shè)平行線不相交也是能相容的,在更高級(jí)的系統(tǒng)中相容。
歐幾里德第五公設(shè)
哥德爾不完備性定理的意義非常深刻,以至于數(shù)學(xué)家們感嘆道'上帝是存在的,因?yàn)閿?shù)學(xué)無疑是相容的;魔鬼也是存在的,因?yàn)槲覀儾荒茏C明這種相容性。'
可有趣的是,我們雖然不能證明這種相容性,但是我們居然能證明'這種相容性無法被證明'。數(shù)學(xué)家的語言,可真是形如鬼魅啊。
其實(shí),關(guān)于哥德爾不完備性定理的影響,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止數(shù)學(xué)領(lǐng)域,甚至在哲學(xué)領(lǐng)域都涉其根本,物理學(xué)也遇到了類似的問題,在2016年,霍金在一次演講中,提道哥德爾不完備性定理時(shí):'我們迄今所有的物理學(xué)理論,既是不相容的,也是不完備的!'
哥德爾不完備性定理的推導(dǎo)過程,本質(zhì)上都是從一個(gè)著名的'說謊者悖論'開始的,該悖論的深刻意義,反映了我們?nèi)祟惖恼Z言在邏輯上的缺陷,或許這就是我們?nèi)祟愓J(rèn)知的必然缺陷吧!
說謊者悖論
該定理對(duì)數(shù)學(xué)界來說,是個(gè)非常大的災(zāi)難,因?yàn)樵谖覀兊臄?shù)學(xué)系統(tǒng)中,陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些不能被證偽,也不能被證明的命題,而且這些命題越來越初等化。
比如這個(gè)命題:如果我們用可數(shù)種顏料,對(duì)每一個(gè)實(shí)數(shù)進(jìn)行染色,那么是否必定存在四個(gè)互不相等的數(shù)x、y、z、w,使得他們顏色相同而且滿足等式x+y=z+w?
不可判定的問題
該命題就是不能判定的,因?yàn)橛腥俗C明了它和連續(xù)統(tǒng)假設(shè)等價(jià),而連續(xù)統(tǒng)假設(shè)就是不能判定的命題之一。
既然數(shù)學(xué)中有了這個(gè)魔鬼,那么數(shù)學(xué)家是怎么解決的呢?其實(shí)數(shù)學(xué)家解決不了這個(gè)問題,他們只能推開這個(gè)“魔鬼”定理,而且是往更高級(jí)的系統(tǒng)中推,好比推卸責(zé)任一樣。
就如:兩個(gè)學(xué)生打架了,他們又不想負(fù)擔(dān)責(zé)任怎么辦?于是兩個(gè)學(xué)生就把責(zé)任推給班長,然后班長推給班主任,班主任又推給校長,校長又推給教育局局長……這樣一步步下去,就好似誰都沒有責(zé)任了。數(shù)學(xué)家對(duì)哥德爾不完備性定理的處理方式也是這樣的。
這樣的處理的確很有效,但是誰也不知道,我們的數(shù)學(xué)系統(tǒng)中,是否已經(jīng)存在了漏洞,希爾伯特說道:'數(shù)學(xué)家把羊趕進(jìn)圍欄,并保證狼無法進(jìn)入圍欄內(nèi),可是數(shù)學(xué)家永遠(yuǎn)不知道,原來的羊群中,是否已經(jīng)混入了狼!'
喜洋洋灰太郎。。。嘻嘻
要是真有那一天,那很可能就是第四次數(shù)學(xué)危機(jī)了,數(shù)學(xué)家是否能解決危機(jī),我們還不得而知,或許他們都還沒準(zhǔn)備好呢!你說呢?
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