第三次数学危机:罗素悖论让“集合论”不堪重负,哥德尔来了

第三次数学危机:罗素悖论让“集合论”不堪重负,哥德尔来了前面我们已经讲过第一次数学危机和第二次数学危机 其中第一次数学危机是由无理数引发的实数危机 第二次数学危机 则是一场由无穷小量引发的 关于微积分的存在基础是否坚实的危机 这两次危机最后都得到了圆满的解决 两次危机都大大提高了人类的数学认知水

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前面我们已经讲过第一次数学危机和第二次数学危机,其中第一次数学危机是由无理数引发的实数危机;第二次数学危机,则是一场由无穷小量引发的,关于微积分的存在基础是否坚实的危机。

第三次数学危机:罗素悖论让“集合论”不堪重负,哥德尔来了

这两次危机最后都得到了圆满的解决,两次危机都大大提高了人类的数学认知水平,人类也因此受益无穷。今天,我们就讲一下第三次数学危机,这次数学危机到现在也没有被彻底解决。

关于第三次数学危机,要从数学家罗素的一个悖论开始讲起。悖论不是谬论,悖论是怎么说都对,但却不是错的。罗素提出的这个悖论就很有趣,叫做理发师悖论:

有一个小镇,镇上有一个理发师。有一天,他贴了一张牌子到理发店门口,上面写着:本人的理发技艺十分高超,誉满全城。我将为本城所有不给自己刮脸的人刮脸,我也只给这些人刮脸。我对各位表示热诚欢迎!理解起来很简单,就是如果你给自己刮胡子,那理发师就不给你刮胡子,如果你不给自己刮胡子,那理发师就给你刮胡子。

第三次数学危机:罗素悖论让“集合论”不堪重负,哥德尔来了

这时候有趣的问题就出现了:这个理发师应不应该给自己刮胡子呢

如果他给自己刮胡子,那他就是一个给自己刮胡子的人,那他就不应该给自己刮胡子。

如果他不给自己刮胡子,那他就是一个不给自己刮胡子的人,那他就应该给自己刮胡子。

这个悖论看上去绕,但是逻辑并不复杂。那罗素作为一个厉害的数学家,为啥要给自己提这么奇怪的一个问题?不知道大家是否还记得康托尔这个人,第二次数学危机被平息,这位数学家就有很大的功劳。罗素提出这个悖论就是为了诘难这位德国数学家康托尔。

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康托尔提出了一个很著名的“集合论”。集合这个概念大家不陌生,高中一年级数学就教这个,集合也被认为是现代数学的基础。集合论研究到深处,是非常复杂的,因此被人们称为“人类纯智力活动的最高成就”。

1900年国际数学家大会上,法国著名数学家庞加莱就曾兴高采烈地宣称:“……借助集合论概念,我们可以建造整个数学大厦……今天,我们可以说绝对的严格性已经达到了……”。这一发现使数学家们为之陶醉。

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集合论确实很牛,但是康托尔在提出不久后,自己就发现了一个“瑕疵”。但是为名所累,他自己就没说这个瑕疵,好像以为他自己不说别人就不会发现。可惜才过了3年,也就是1903年的时候,罗素很快就发现了这个瑕疵,就跑过去问康托尔。

为了理解这个瑕疵,我们需要先复习一下集合的相关知识。集合有三个特点:

确定性:对一个集合而言,里面每一个元素都必须是确定的。

互异性:对一个集合而言,里面任意两个元素都不能相同。

无序性:对一个集合而言,里面的元素没有排列顺序。

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比如对集合A={1,2,3}而言,它有三个元素,分别是1、2、3。对集合B={x|x是偶数}而言,所有的偶数就是这个集合的元素。当然,有些概念不能组成集合,比如所有的帅哥就不能构成集合,因为帅是主观的,有人觉得帅,有人可能觉得他丑,不具有确定性。但是所有的男人能组成集合,因为男人这个概念是确定的。

集合里有几种关系,其中一种叫“属于”或“不属于”。比如对集合A和B来说:

元素1属于A,不属于B,记作1A,1B。

元素2属于A和B,记作2A,2B。

了解了这些基本知识,我们再回到罗素提出的瑕疵上。罗素的理发师悖论就是想告诉康托尔,集合论面临着一个严重的自相矛盾的问题:

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比如我可以定义一个集合C={x|xC},这个集合的意思是——所有的集合组成的集合C,集合x不属于集合C,通俗的来说就是“所有不属于自身的集合的集合”。这时候问题就出现了,集合C数不属于自身呢?

如果集合CC,那么集合C就不满足定义,那么集合CC。

如果集合CC,那么集合C就满足定义,那么集合CC。

这就出现了矛盾,正也不是,反也不是,看着觉得绕口的朋友可以慢慢体会。

这个矛盾就是集合论的“瑕疵”,这个瑕疵到目前为止,虽然有了一些“缓兵之计”,但是到现在,依旧没有一个完美的解决方案,因此被称为第三次数学危机

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罗素大神提出了这个悖论,但是他自己解决不了;康托尔作为集合论的提出者,也解决不了这个问题,因此一次次被罗素诘难,十分悲催。到最后,康托尔竟然直接把自己逼疯了,最后死在了哈勒大学的精神病医院里

如果说前两次数学危机只是影响了数学大厦的建设,那么第三次数学危机则影响了数学大厦的地基。整个数学界,逻辑学界和哲学界都感到了问题的严重性。当然,凡是有弊必有利。

第三次数学危机:罗素悖论让“集合论”不堪重负,哥德尔来了

第三次数学危机的爆发,对数学的发展起到了巨大的作用。它不但促进了数学基础理论的研究,还推动了数理逻辑的发展,更重要的是:促进了哥德尔不完全性定理的诞生。接下来的文章,小编将介绍这个哥德尔定理的内容和影响,以及它是如何改变世界的。

这就是三次数学危机,每一次都引发了严重的后果,但是每一次都为数学的发展提供了新的食粮。一次次危机就像一个个聚宝盆,为人类的发展带来了新的发展,新的内容,新的思想,新的变革,甚至新的革命。


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