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一個有思想的人

第五章 對數(shù)學(xué)產(chǎn)生懷疑

一個有思想的人 肖演東 1157 2020-06-19 11:20:28

  在整個高中階段,對李一觸動比較大的其中一本書是《數(shù)學(xué):確定性的喪失》。通過閱讀這本書,李一對微積分、非歐幾何、不同的數(shù)學(xué)流派以及哥德爾不完備性定理等有了一些了解。

  在讀《數(shù)學(xué):確定性的喪失》這本書之前,數(shù)學(xué)給李一的印象是嚴(yán)謹(jǐn)而準(zhǔn)確的。然而,這本書顛覆了他的這種認(rèn)知。盡管書中有些內(nèi)容他沒有完全看懂,但是他從此對數(shù)學(xué)產(chǎn)生了懷疑。

  有一次,數(shù)學(xué)老師在立體幾何課上提到數(shù)學(xué)中的點是理想化的,并且長度都為零。李一對此表示疑問,他帶著疑惑問道:“老師,現(xiàn)實中長度為零的點到底是什么樣的?”

  “它們表示位置?!崩蠋煵患偎妓鞯卣f。

  “那么長度為零的位置是什么樣的呢?”李一顯然要刨根問底。

  “這不是你要考慮的問題,你只要把課本的知識學(xué)好就行了。”老師的話讓李一沒法接著追問下去。

  實際上,李一的老師并不知道這個問題的答案,而且當(dāng)時沒有一本書或者某個人能回答這個問題。不過,成年后的李一自己找到了答案。那就是,所謂的長度為零的點純屬虛構(gòu)??墒?,大量的數(shù)學(xué)知識都要基于存在長度為零的點這一假定,這意味著大量的數(shù)學(xué)知識實際上跟科幻故事或者無厘頭的小說情節(jié)一樣可有可無。

  對數(shù)學(xué)產(chǎn)生懷疑讓李一無法繼續(xù)專注地學(xué)習(xí)課本上的數(shù)學(xué)知識,尤其是在學(xué)習(xí)立體幾何時,他的頭腦里會不時浮現(xiàn)非歐幾何中的一些論斷。這種狀態(tài)讓他的數(shù)學(xué)成績有所下降,但是他所看重的是事實真相而不是學(xué)習(xí)成績。

  《數(shù)學(xué):確定性的喪失》這本書中最為觸動李一的是哥德爾不完備性定理。書中這樣描述這個定理:“如果一個形式理論T足以容納數(shù)論并且無矛盾,則T必定是不完備的?!苯又瑫杏诌M一步解釋道:“這意味著,有這樣一個數(shù)論的有意義的語句S,使S和非S用這個理論都證明不了。因為S或非S總會有一個是真的,于是就有一個數(shù)論的語句S,它是真的,又是不可證明的,故其是不可判定的?!?p>  “這個定理到底是怎么證明的呢?”李一很想掌握哥德爾不完備性定理的證明細(xì)節(jié)。

  盡管在《數(shù)學(xué):確定性的喪失》這本書中,對于哥德爾不完備性定理的證明思路有所提及,但是僅僅根據(jù)書中所寫,不足以讓讀者弄清楚這個定理是如何證明的。李一很想知道這個定理是如何證明的,但是他家附近的書店以及學(xué)校的圖書館都找不到相關(guān)的書。

  幾經(jīng)尋找,李一找到了一本相關(guān)的書,即郭世銘寫的《遞歸論導(dǎo)論》。在這本書中,“哥德爾不完備性定理”被翻譯成“哥德爾不完全性定理”,或者更明確地說是“哥德爾第一不完全性定理”。這本書對一個高中生來說,并不容易讀懂。這次,李一雖然看到了這個定理的具體證明,但是他沒能弄懂其中的一些細(xì)節(jié)。

  盡管李一對哥德爾第一不完全性定理曾經(jīng)看得很重,但是隨著年齡的增長,他對這個定理的興趣變得很淡。他逐漸認(rèn)識到數(shù)學(xué)中的形式系統(tǒng)不過是人為設(shè)計的產(chǎn)物,而且所有公理也都是人為給出的,它們并不都是基于客觀事實的。從某種程度上來說,它們只是些推理游戲罷了。

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