庸人几多自扰

  事情的开端,是这样的。

  我一直在想,一个命题为什么只能是真或者假?虽然模糊逻辑提出了这个二重态的混合态,但本质上来说还是真假二元的。可为什么一个命题不是真的就是假的?不能既真又假,或者既非真亦非假?或者无法判定一个命题的真假——这也是真假以外的一个状态。

  是命题天生只能有真假二分,还是说是我们已经习以为常了真假二分的命题,所以在数学上规定了命题只能真假二分?

  元素和集合的关系都有哪些呢?一般来说,一个元素要么属于一个指定集合,要么不属于。但,这种二分到底是元素和集合天然就有的关系,还是因为我们已经习惯了如此关系和元素和集合,所以在数学上强行构造了这么一种关系结构呢?

  维特根斯坦的逻辑哲学的基础是命题的真假函项,但如果我们不用这个为前提,而采用模糊逻辑,那么是否会引入概率分布和统计呢?如果出现统计,使用贝叶斯概率还是不含主观因素的非贝叶斯概率呢?

  我们都知道自然数的严格定义依赖于以后继数为基础的皮亚诺公里(基于序数理论,基数理论有别的定义方法),但究竟是皮亚诺公理给出了自然数,还是自然数给出的皮亚诺公理?

  上述所有问题可以统一成一句话:到底是数学天生就是如此,还是我们选择了如此这般的数学?

  让我们先歇一下,想想究竟什么是数学?

  对究竟什么是物理这样的问题的探究会让人陷于迷思——比如关于“物理”、“物理理论”和“物理学家的物理理论”这三样东西,你能一下子说出它们的不同和关联吗?

  有自然存在之物做参照的物理学尚且让人有点摸不着头脑,这纯思辨的数学就更摸不着边际了。

  在我看来,数学就是研究一切逻辑上与形式上可能存在之物的学问。

  既然是一切逻辑上和形式上可能存在的对象,那么,回到上面的问题——那些问题我们现如今的选择,是唯一的选择,还只是因为历史原因而我们做出的选择呢?

  究竟世界本就如此,还是世界演化至此?

  让我们来看自然数的序数和基数的两种定义方式:

  自然数的序数定义(皮亚诺公理):

  满足以下五点的系统,被称为“自然数集”,其中的元素称为“自然数”:

  1,存在始元,记为1;

  2,任意元素n有且只有为一个的“后继数”,记为n+1,且n+1也是该集合元素;

  3,如果元素m和n的后继数是同一个元素,那么m和n必然也是同一个元素;

  4,始元1不是任何该集合中元素的后继数;

  5,如果存在一个集合S,始元1是S的元素,且如果元素n在S中,则n的后继数n+1也在S中,那么S必然就是自然数集。

  这是通过序数理论构建出的自然数和自然数集的定义。

  而从基数理论,自然数和自然数集可以这样给出:

  记录0={},1={0}={{}},那么自然数n就是集合:n={0,1,2...n-1},及自然数n就是所有小于n的自然数为元素构成的集合。

  通过上面两个定义,我们自然可以看出:这样定义出的集合,的确就是自然数集,而其中的元素,也的确就是自然数。

  当让我们后退一步,站在外面重新看这两条定义,它们到底是“构造了自然数”,还是“描述了自然数”?

  比如说,为什么皮亚诺公理选择了这样的五个条件?

  我想答案更多是“这样的条件可以给出符合我们所理解的自然数的集合”。可这样就是“先有了自然数,然后找出描述自然数的一组最精简的条件”,而不是“从无到有地构造出了自然数”。换言之,这样得到的自然数,是以我们日常生活中所接触到的自然数为标本所作的严谨描述,但本身并不能回答这么一个问题——为什么自然数是这样的。

  它可以告诉我们,从数学的角度,如何选择一个公理体系并构造出自然数,但无法告诉我们为什么要这么构造。

  是为“知其然不知其所以然”也。

  比如说群这个数学对象,其定义为:

  一个群,其上定义一个二元运算×,运算×满足:

  1,a×b是集合中的元素(封闭性);

  2,(a×b)×c=a×(b×c)(结合律);

  3,存在单位元满足e×a=a×e=a;

  4,任何元素a存在逆元b使得a×b=b×a=e。

  我们一般都认为上述的定义给出“群”这个数学对象的严格描述,但这个定义并不是牢不可破的,换言之并不是说一个数学对象只能由着四条定义给出,缺一不可,相反地,缺少一点东西以后能得到更广阔的内容,比如去掉逆元这个条件,我们得到了幺半群;如果再去掉存在单位元这个条件,就得到半群;接下来,单独砍掉结合律,我们得到环群;在环群上砍掉单位元,就得到拟群;如果在群的定义上单独去掉封闭性,我们得到广群;如果再在广群基础上砍掉逆元,就得到范畴(当然,应该是非真类的小范畴,大范畴可以定义在类上,而群是定义在集合上的)。

  也就是说,群这个对象之所以这么要求,是因为我们需要这些要求来描述群这个我们已经熟知的东西(群和对称的经验起源是共通的)。如果我们将这些描述松动一下,或者甚至修改一下,我们就能得到不同而有联系的另一类东西。

  自然数也是这样——为什么要皮亚诺的五条条件?因为这五条条件构成的公理体系描述了我们熟知的自然数——而不是说自然数天生就长这样。

  是我们先有了并熟悉了自然数的概念,然后我们才找出了皮亚诺公理体系来描述这个我们早已熟知的东西。

  如果我们对这五条做一点小修改,说不定就能得到不同的东西——可以不叫自然数,而是叫广义自然数或者亚自然数泛自然数什么的。

  因此,这就牵扯到这么一个问题——我们现在所认为的数学的基础——无论是公理集合论还是拓扑斯——到底有多少是我们人为选择出来的呢?

  换言之,我们目前的数学,是“所有可能的逻辑与形式的一部分”,还是就是“所有可能的逻辑与形式”?

  或者问,我们现在的数学是理应如此的,还是演化至此的?

  选择一些彻底不同的基础,是否可能得到意想不到的数学?还是已经包含在现有数学中了?

  比如,如果命题不只有真假之分,加入元素可以不只在指定集合内外,存在这种楚河汉界划分之外的关系,那么数学会是如何的?

  ——还是说,存在数学原则要求不能做如此跨越二元的状态?

  你看,连数学都未必是一成不变的,何况别的那些日常观念乎?

  换个视角,世界将格外精彩。

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 211,948评论 6 492
  • 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 90,371评论 3 385
  • 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 157,490评论 0 348
  • 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 56,521评论 1 284
  • 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 65,627评论 6 386
  • 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 49,842评论 1 290
  • 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 38,997评论 3 408
  • 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 37,741评论 0 268
  • 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 44,203评论 1 303
  • 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 36,534评论 2 327
  • 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 38,673评论 1 341
  • 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 34,339评论 4 330
  • 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 39,955评论 3 313
  • 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 30,770评论 0 21
  • 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 32,000评论 1 266
  • 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 46,394评论 2 360
  • 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 43,562评论 2 349

推荐阅读更多精彩内容