数学悖论的起源是什么?
镇上有一个爱吹牛的理发师。一天,理发师夸口说:“我给镇上所有自己不刮胡子的人刮胡子,只有这样的人刮。”
大家对此都笑了。有人问他:“理发师先生,你会自己刮胡子吗?”
“这,这,…”理发师张口结舌,半天说不出一句话。
原来,这个自吹自擂的理发师陷入了矛盾的困境。如果他自己刮胡子,不符合他前半句的说法,就不应该刮胡子;但是,如果他不刮自己的毛,不符合他后半句的说法,他应该再刮自己的毛。不管你刮不刮,反正都不对。
像理发师这样逻辑矛盾的说法,叫做悖论。罗素编的这个笑话就是数学史上著名的巴伯悖论。
理发师的样子很滑稽,但数学家们听了却笑不出来,因为他们自己也和喜欢吹牛的理发师一样,陷入了矛盾的尴尬境地。
事实上,20世纪初的数学家甚至比那个自吹自擂的理发师还要尴尬。理发师只要取消原先的说法,厚着脸皮去笑,什么事都不会发生;数学家没有他那么幸运,因为他们遇到了一个无法回避的数学悖论。如果原来的“声明”被撤销,现代数学中大多数有价值的知识都将不复存在。
这个数学悖论也是罗素提出的。1902年,罗素按照数学家常用的逻辑方法,从已被公认为数学基础理论的集合论中“严格地”构造了这个数学悖论。普及一下就是巴伯悖论。
集合论是19年底发展起来的数学理论,迅速渗透到数学的各个角落,直到中学数学课本。它极大地改变了数学的整个面貌。就像数学家们刚刚把数学奠定在集合论的基础上一样,罗素悖论出现了,它用无可辩驳的事实指出,谁同意集合论,谁就会成为“喜欢吹牛的理发师”,从而陷入自相矛盾的困境。数学家极其尴尬。如果继续承认集合论,那么号称绝对严谨的数学,就不会因为罗素悖论这样的怪物而被证明是正当的。如果集合论不被认可,那么许多重要的数学发明将不复存在。
罗素悖论震惊了数学界,导致了一场涉及数学基础的危机。人们发现,数学这座辉煌大厦的基础部分有一条巨大的裂缝。如果不修复,整栋楼随时都有倒塌的危险。
数学家勇敢地接受了挑战。他们仔细研究了罗素悖论的起因。原来,之所以会出现罗素悖论这样的庞然大物,是因为在集合论中,“集合的集合”这句话是不能随便说的。因此,数学家们开始探索在什么情况下数学结论是真实的,数学推理是有效的...,从而创建了一个新的数学分支——数学基础理论。
在这个领域,由于数学家的观点不同,出现了三个著名的学派。以罗素为代表的数学家被称为逻辑学家。他们认为,只要不允许“集合的集合”这种不合逻辑的语言,罗素悖论就不会发生。以布劳威尔为代表的数学家被称为直觉主义者。他们认为“集合的集合”是无法直观理解的。如果不承认其合理性,罗素悖论自然不会产生。以希尔伯特为代表的数学家,被称为形式主义学派。他们认为悖论是不相容的表现。
三大学派都提出了修补数学基础的计划,并且因为各自的见解爆发了一场大辩论。这场大辩论对现代数学的发展产生了深远的影响,也导致了许多新的数学分支的诞生。
目前,修补数学基础的工作还没有取得完全令人满意的结果,数学家们还在顽强地奋斗着。