数学哲学,逻辑的极限,科学的根基

当逻辑出错时会怎样?为什么排中律有时是错误的,在尝试解决最终问题之前,先发现数学的核心基础问题。
排中律是指在同一个思维过程中,两种思想不能同假,其中必有一真,即“要么A要么非A”,是形式逻辑的基本规律之一。
为了对逻辑、公理和数学有了更深刻的理解,我将展示西方哲学的一些缺陷,特别是在康德的先验真理概念中的缺陷。在一个转折中,数学的概念将与德里达提出的“延异”的思想相吻合。

克里特岛的骗子,大约公元前600年

在克里特岛的一个炎热的日子里,哲学家埃庇米尼德斯找到了一种用逻辑来证明一些东西的方法,而这些东西本来是不能用逻辑来证明的。
  • 埃庇美尼德斯与一盆植物分享他的哲学发现
“所有的克里特人都在说谎”。仅通过这简单的陈述,我就能断定,克里特人不都是说谎的。
如果这句话为真,这就自相矛盾了,因为说这句话的克里特人没有说谎。
现在,排中律出现了。这条定律表明,一个陈述要么是正确的,要么它的否定是正确的。我们已经证明了这个陈述不可能为真(因为会出现矛盾)。
但所有克里特人是否都是骗子,这是由历史学家和考古学家来判断的问题,而不是我们仅凭逻辑来推论的问题。除非在排中律中做了一个错误的假设。也许还有其他的选择。

逻辑说明

有两条逻辑法则经常被混为一谈。
  1. 排中律:一个陈述是正确的,或者它的否定是正确的;
  2. 二值原则:每句话不是真就是假
考虑掷骰子。“我将掷出一个6”这句话正确或错误是概率性的。所以二值原理失效了。但排中律坚持认为:“我掷出的要么是6,要么是6”是正确的。

数学基础的震动

如果你是一位数学家,这应该给你敲响警钟。
排中律在数学中是非常重要的。正如希尔伯特(一位真正伟大的数学家)所说的那样:“把排中律从数学家那里拿走,就像不让天文学家使用望远镜,也不让拳击手使用拳头。”
在数学中,我们处理这些抽象的陈述,当有矛盾时,证明某件事不为真,要比实际构建问题更容易。严格直觉主义数学的创始人布劳威尔(Brouwer)在晚年认定,他在拓扑学上的早期发现是无效的,因为它们使用了矛盾证明。
这里有一个例子
例如,考虑一个长方形。你要扔飞镖,飞镖落在长方形中。每次飞镖落地,你就以落点为圆心画一个圆。例如,您可以选择0.1厘米的半径来围绕每个落点画圆(如下图)。

重复这样的步骤(每次画的圆半径相同),我们如何证明在有限次投掷后圆覆盖了整个长方形?

我们想证明它对任何具有特定性质的形状都是成立的,这个形状甚至可能是无限维度的!有了排中律,证明就简单了。我们假设我们可以无限地选取点。
然后我们可以使用一个众所周知的结果,即如果我们在一个紧凑的空间中投掷无限个飞镖,我们便可以选择一个任意接近的间隔(两个落点之间的距离)。但这是矛盾的,因为点之间的距离大于固定半径。因此,假设命题是错的,我们得到一个矛盾。所以我们推断这个陈述是正确的。
但如果没有排除中间定律,你该怎么做呢?数学已经够难的了,不需要增加难度!
第二个的逻辑的技术细节
另一个重要的区别是不矛盾律和排除中间定律之间的区别。
  • 排中律:命题(P或非P)为真。
  • 不矛盾定律:P和非P为假。
如果你正在烤一个蛋糕,而且它还没完全烤熟,你可能不想肯定它现在是一个蛋糕,但也不想说它不是一个蛋糕。相反,它处于某种中间状态。所以当我们不允许矛盾的事物共存时,也没有限制我们的分类去描述现实。我们允许我们的分类有点模糊。

直觉主义和烤蛋糕

现在可能很清楚,逻辑问题不可避免地与烘焙有关。
这是一个谎言,它们实际上不可避免地与数学有关。
以布劳威尔为首的直觉主义数学家们认为,数学是由由思维构造的对象组成的。
¬(¬P)不再是P的有效证明。在布劳威尔看来,你不能把数学陈述的抽象领域贴上真假的标签。这有点抽象,假设希尔伯特在烤蛋糕。希尔伯特从气味中推断出,“烤箱里没有蛋糕”的说法是错误的。所以,他高兴地去叫大家吃蛋糕,因为蛋糕准备好了。
但布劳威尔阻止了他,他说“排中律”并不成立。在让每个人吃着半生不熟的蛋糕之前,他应该打开烤箱,看看那是不是蛋糕。布劳威尔承认,希尔伯特有可能是正确的,但他警告说,我们只有亲眼看到才能确定。
希尔伯特认为布劳威尔很危险,他认为布劳威尔将永远破坏数学家们制作蛋糕(证明)的能力。

直觉主义

现在你应该明白了,布劳威尔赞同不矛盾定律,但不接受排中律。他对抽象数学领域的否认导致他也否定了双值原则。
在布劳威尔的数学概念中,事物必须被建造才能存在。这是一种完全不同的数学概念,需要更多的证明。
这看起来很奇怪,但记住一开始的悖论,这是有道理的。布劳威尔的数学方法应用到这个思想实验中,为了证明所有的克里特人都是骗子,我们必须通过每一个克里特人的陈述来“构造”证明,而我们抽象的逻辑证明是错误的。
直觉主义是有道理的,但是你准备好抛弃现代数学了吗?
这是个棘手的问题。因为直觉主义意味着抛弃大量非常有用的数学。
只要数学“运行良好”,也就是产生的结果不会到处出现矛盾,我们就不可能做到这一点。

真实世界和数学

数学着眼于你在给定的结构和公理下所能做出的逻辑演绎。只有当我们应用它时,我们才能给那些范畴和公理注入活力。然后我们就有了德里达的联系,当我意识到这一点时,我感到非常震惊。
什么是数字?
人类文明早期,只有正整数,通常用来表示猎物的数量。当债务出现时,就有了负数的概念。同样的,复数看起来很抽象,好像不存在一样。但是当你把复数应用到实际情况时,它就有了意义。例如,在量子物理中用复数建模物理现象,或者在一个平面上表示复数,其中乘法对应着旋转和半径的变化。
因此,如果经典逻辑的运算在现实世界中的应用看来是合理的,那么在数学对象上的应用也是合理的,只要我们限制对数学对象含义的解释范围。
数学一直专注于形式化其内部的抽象联系,因此定义公理在现实世界中的适用性是有意义的。因此,当我们使用拓扑学来理解现实世界时,就需要理解所需的逻辑公理。

悬而未决的问题

这可能为数学的应用提供了一个令人满意的答案。但在数学中有一些与证明相关的陈述,而且似乎是由这个定义的,而不是通过应用赋予意义。有趣的是,集合论最大的问题来自于那些疯狂的集合,它们与现实世界几乎没有任何相似之处。但在何种意义上,一组直观的“对象集合”与我们对现实世界的理解是脱节的?一个失去嗅觉、味觉和触觉(没有外部输入的心灵)的盲、聋、哑的人能想象出物体的样子吗?
因此,数学中最抽象的部分仍处于两难境地。

康德

我忍不住要对康德说几句。他认为有一些不言而喻的真理,我们可以据此建立我们的知识。但我们已经知道,这是行不通的。我们完全不清楚什么是正确的假设,这取决于我们根据我们对世界先入为主的认识来处理它们。他的观点是错误的:
你必须能够假设对世界的一些知识或理解,以选择和完善你的公理。
我们需要思考的不是必然存在的完美的逻辑系统,而是什么系统适合我们的需要,什么公理是合适的。或者,换句话说,几个世纪以来对纯粹哲学真理的追求,仅仅是由理性创造的,已经终结了。
但这种追求很久以前就因为其他原因而夭折了。正如尼采在《超越善与恶》中所说:
目前在整个欧洲,人们处理“真实和表面世界”问题时所表现出的急切和微妙,甚至可以说是狡猾,为人们提供了思考的来源。一个人如果只在背后听到“追求真理的意志”,而别的什么也听不到,他肯定不会自吹自擂自己的耳朵最锐利。罕见的和孤立的情况下,可能真的发生了这样一个真理——某些奢侈和冒险的勇气,希望渺茫的形而上学者的雄心壮志——参与其中:那最后总是喜欢少数“确定性”的大量美丽的可能性;甚至可能还有一些清教徒式的良心狂热分子,他们宁愿把最后的信任寄托在毫无疑问的东西上,也不愿寄托在不确定的东西上。但那是虚无主义,是一个绝望的、对死亡感到厌倦的灵魂的标志,尽管这种美德可以表现出勇气。

自由意志,决定论和逻辑

对于那些感兴趣的人来说,二值原则是否总是成立与决定论有关。在前面的掷骰子的例子中,可能不存在不确定性,只是缺少相关信息。也就是说,知识的缺乏可能与二值原则的失败混为一谈。
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