“逻辑”与“事实”的对立统一,一次又一次地开启了数学新纪元

众所周知,在这个世界上,合乎“逻辑”的并不一定合乎“事实”,而合乎“事实”的有时也很难从“逻辑”上讲通。在人类科技的发展史上,这种情况曾多次出现,每一次的解决过程都历经波折,但当问题完美解决之后,也大大地推动了人类科技的发展。比如“非欧几何”的诞生,就是完全从“纯逻辑演绎”开始的,由于所得出的结论与“常识”相悖,与“事实”不符,以至于遭到了整个学界的嘲讽。但是“非欧几何”走到今天,却成了“现代数学大厦”的一个重要分支。在人类数学的发展史上,正是由于“逻辑”与“事实”的对立统一不断演化,才一次又一次地开启了数学新纪元。这到底是怎么回事呢?还得从遥远的“芝诺悖论”说起。


阿基里斯是古希腊神话里最擅长奔跑的大神,有一天这位大神闲来无事,决定和乌龟来一场短跑比赛。由于阿基里斯的速度是乌龟十倍,所以特别地傲慢,就让乌龟在前面100米的地方做为起跑线。结果信号枪一响,这位吹牛的大神就杯具了,因为当阿基里斯跑完100米来到乌龟的起跑线时,乌龟也已经又向前爬了10米。当阿基里斯再跑完10米时,乌龟又向前爬了1米,当阿基里斯跑完这1米时,龟又向前跑了1分米。就这样,阿基里斯永远都追不上乌龟!


“阿基里斯追乌龟”的悖论在逻辑上是天衣无缝的,假如这是一个无法用“事实”验证的“逻辑”,很多人都会坚信这个“逻辑”所反映的“事实”也是正确的。但是遗憾的是,这个“逻辑”很容易用“事实”将它推翻。这个悖论让数学家们感到非常担忧,如果在数学中出现了类似的无懈可击的“逻辑”,却又无法用“事实”去证明它的正确与否的时候,那么以此为基础建立起来的“数学体系”还可靠吗?

因而在“芝诺悖论”提出来之后的上千年时间里,数学家们都谨慎地对待数学中的“纯逻辑演绎”的问题。比如,在“第一次数学危机”之后,人们发现了“有理数系”的缺陷,将数系扩充到了“实数系”,但人们对“实数系”的研究的步伐忽然停了下来,这一停就是上千年之久,这就是为了避免“纯逻辑演绎”所带来的“不可靠性”。

在“实数系”沉默的一千多年里,数学家们都在忙啥呢?数学家们都在忙着研究“几何学”,因为数学家们认为以“几何”为基础的“逻辑”推演,在“事实”上验证起来是显而易见的。正是在这种思想的指导下,古希腊数学家欧几里德在总结前人经验的基础上,以五条显而易见的、普遍公认的“几何事实”做为“公理”,然后进行层层推演,完成了史诗级巨著《几何原本》。

为了避免“纯逻辑演绎”所带来的弊端,欧几里德在选用“几何学”的名称或术语,都是人们从具体的“生产实践”中“抽象”出来的,将那些“不证自明”、大家公认的简单事实做为“公理”,再经严密的“逻辑推演”而作为“定理”,然后再用这些“定理”去解决人们在生活、生产中的具体问题,《几何原本》的“公理化体系”,经过人们的千百次的“事实”验证,都是无懈可击的,因而在接下来的一千多年里,一直是学界公认的权威,吸引了包括牛顿、爱因斯坦在内的一众铁杆粉丝。


少年时期的牛顿和爱因斯坦并不是神童,脑瓜子看起来还没有普通人那么灵光,但几乎都是在深入地学习了《几何原本》之后,仿佛一夜之间醍醐灌顶,脑瓜子活络起来了。牛顿的考官曾经批评牛顿的几何基础太弱,将来恐怕是一事无成。一向高傲的牛顿被泼冷水之后深受打击。一次偶然的机会买来《几何原本》,刻苦钻研。最终打破了考官诅咒似的预言,成为一代科学巨匠,模仿《几何原本》的逻辑体系,写下了另一部具有划时代意义的史诗级巨著《自然哲学的数学原理》,英国正是在这部巨著的指导下,率先完成了工业革命,成为了世界第一强国。而同时期的清朝政府视数学为“奇技淫巧”,难登大雅之堂,因而当时的数学发展几乎处于停滞的状态。落后就要挨打,数学的落后导致了科技的全面落后,帝国主义的坚船利炮敲开了我们的国门,导致我们的祖国和民族遭受了百年的屈辱史。

由此可见,《几何原本》对后世的影响是无比巨大的,但是,任何伟大的作品都会有它的局陷性,人们在享受《几何原本》所带来的丰硕成果时,也陷入了《几何原本》所带来的思维囚笼。当数学家罗巴切夫斯基和黎曼以《几何原本》的第五公设为基础,用“纯逻辑演绎”的方法创立了与“欧氏几何”完全不同的“非欧几何”体系时,那个时代的学界权威对他的工作充满了置疑。


人们对“非欧几何”的怀疑,归根结底还是人们对“芝诺悖论”式的“纯逻辑演绎”的警惕,认为“非欧几何”虽然在“逻辑”上无懈可击,但是却与“事实”不符,在现实中根本找不出如“非欧几何”所说的“三角形内角和大于180度”和“三角形的内角和小于180度”的情况。

直到爱因斯坦的“狭义相对论”遭遇瓶颈之后,发现“非欧几何”的“时空理论”是正好可以突破这个瓶颈的有力工具,于是,具有划时代意义的“广义相对论”诞生了。


“广义相对论”的成功,打破了自伽利略和牛顿的年代以来,物理学必须是一门“实验科学”的思维,特别是“量子力学”和“弦理论”的蓬勃发展,“现代物理”已经很难用“实验”去验证。

但是,无法用“事实”验证的“逻辑”终归是不完美的,由于“实验”上的局限性,导致今天的“理论物理”依然是一个未完成的体系,它的发展虽然前途光明,但是道路难免会坎坷曲折。人们说,近一百年来,物理的发展似乎已经遇到了瓶颈,要想让“物理学”能够突破瓶颈,还是必须拥有越来越多的“实验结果”。

这依然延续着“芝诺悖论”带给人们的提醒:“逻辑”与“事实”,终究是不可偏废的,“逻辑”与“事实”的完美统一,依然是科学至高无上的追求。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 220,063评论 6 510
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 93,805评论 3 396
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 166,403评论 0 357
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 59,110评论 1 295
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 68,130评论 6 395
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,877评论 1 308
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,533评论 3 420
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,429评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,947评论 1 319
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 38,078评论 3 340
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 40,204评论 1 352
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,894评论 5 347
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,546评论 3 331
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 32,086评论 0 23
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 33,195评论 1 272
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 48,519评论 3 375
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 45,198评论 2 357

推荐阅读更多精彩内容