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    三次數(shù)學悖論,引發(fā)三次數(shù)學危機

     luckyer2016 2017-02-04


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    什么是悖論



    日本波巖書店《數(shù)學百科辭典》關(guān)于悖論辭條是這樣說的:能夠?qū)С雠c一般判斷相反的結(jié)論,而要推翻它又很難給出正當?shù)母鶕?jù)時,這種論證稱為悖論。特別是,如果一個命題及其否定均可用邏輯上等效的推理加以證明,而其推導又無法明確指出錯誤時,這種矛盾,便稱為悖論。即是說,所謂悖論,是指這樣一個命題A,由A出發(fā),可以推出一個命題B,但從這個命題B,卻會出現(xiàn)如下自相矛盾的現(xiàn)象:若B為真,則推出B為假;若B為假,又會推出B為真。




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    悖論的三種主要形式

    (1)一個論斷看起來好像肯定錯了,但實際上卻是對的(佯謬);
    (2)一個論斷看起來好像肯定是對的,但實際上卻錯了(似是而非的理論);
    (3)一系列推理看起來好像無懈可擊,可是卻導出了邏輯上的自相矛盾。

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    悖論存在的意義

    悖論是一個涉及數(shù)學、哲學、邏輯學、語義學等非常廣泛的論題,是一種現(xiàn)時的科學理論體系所解釋不了的矛盾。正因為如此,悖論在“荒誕”中蘊涵著哲理,可以給人以啟迪,給人以奇異的美感,沿著它所指引的推理思路,可以使您走上一條繁花似錦的羊腸小道,而又使用您在不知不覺中陷入自相矛盾的泥潭。但經(jīng)過破譯,將會使您感到回味無窮,并且能從中啟發(fā)思維,提高能力。邏輯學家赫茲貝格說:“悖論之所以具有重大意,是由于它能使我們看到對于某些根本概念的理解存在多大的局限,……事實證明,它是產(chǎn)生邏輯和語言中新概念的重要源泉。”

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    悖論舉例

    1. 上帝全能悖論

    甲說:“上帝是全能的。”乙說:“全能就是世界上任何事都能辦到。請問:上帝能創(chuàng)造出一個對手來擊敗他自己嗎?”如果說能,則上帝可以被對手擊敗,并非全能的;如果說不能,則說明上帝并非是全能的。

    2. 唐·吉訶德悖論

    著名小說《唐·吉訶德》里描寫了一個殘酷的國王,在他所能統(tǒng)治的國家里有一條法律:每個旅游者都要回答一個問題:“您來這里干什么?”如果回答對了,一切事情都好辦;如果回答錯了,立刻被絞死。

    某天,有個旅游者來到這個國家,回答上述問題時他答道:“我是來被絞死的。”如果旅游者回答是對的,按照法律,他就不應該被絞死;如果旅游者回答是錯的,按照法律應被絞死,而他的“我是來被絞死的。”這句話顯然又是回答對了,也不應該被絞死。最后,國王無可奈何,只得對旅游者放行。

    3. 撒謊者悖論

    這是古老、最重要的語義學悖論之一。這個悖論依歐幾里得的敘述形式可以通俗表示為:“我現(xiàn)在所說的這句話是假話。”此話到底是真是假?如果此話為真,則“我現(xiàn)在所說的這句話是假話”為假了;如果此話為假,則“我現(xiàn)在所說的這句話是假話”為真了。

    4. 理發(fā)師悖論

    這是羅素集合悖論的一種通俗說法:薩維爾村里的一名理發(fā)師,給自己立了一條店規(guī):“只給自己不給自己刮臉的人刮臉。”那么這位理發(fā)師的臉該不該由自己刮呢?

    如果理發(fā)師的臉由他自己刮,則他屬于“自己給自己刮臉的人”,因此,理發(fā)師不應該給自己刮臉;如果理發(fā)師的臉不由自己刮,則他屬于“自己不給自己刮臉的人”,因此,他的臉可由自己刮,顯然又與上述“自己不給自己刮臉的人”相矛盾。

    5.價值悖論

    價值悖論(鉆石與水悖論首次由約翰·勞提出,其認為鉆石對生命來說是不重要的,所以人們應該認為它的價值比水低后來亞當·斯密試圖說明價值決定因素時借用了這個例子,只不過亞當·斯密沒有致謝。此一理論在臺灣教科書中常被稱作,鉆石與水的矛盾



    眾所周知,鉆石對于人類維持生存沒有任何價值,然而其市場價值非常高。相反,水是人類生存的必需品,其市場價值卻非常低。這種強烈的反差就構(gòu)成了這個悖論為什么會有這樣的現(xiàn)象呢?若不考慮市場上的其他因素,沙漠地區(qū)的水比鉆石貴,或者是需求面的因素。就供給面來說,水的數(shù)量非常大,且?guī)缀蹼S處可見(如果不考慮荒漠干旱地區(qū),地球上幾乎處處都有水,包含大氣層中的水汽);而鉆石呢,是蘊藏在地表底下,且必須經(jīng)過時間與適當?shù)臈l件產(chǎn)生(如果不考慮人工鉆石而單純考慮自然鉆石),供給非常的少,因此水供給大,而鉆石供給少,故會產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象。


    6.祖父悖論



    祖父悖論又稱為“外祖母悖論”是一種時間旅行的悖論,科幻故事中常見的主題。最先由法國科幻小說作家赫內(nèi)·巴赫札維勒(René Barjavel)在他1943年的小說《不小心的旅游者》(Le Voyageur Imprudent)中提出。情景如下:


    假設你回到過去,在自己父親出生前把自己的祖父母殺死;因為你祖父母死了,就不會有你的父親;沒有了你的父親,你就不會出生;你沒出生,就沒有人會把你祖父母殺死;若是沒有人把你的祖父母殺死,你就會存在并回到過去且把你的祖父母殺死,于是矛盾出現(xiàn)了。



    7.特修斯之船悖論


    特修斯之船(又譯為忒修斯之船)亦稱為忒修斯悖論,是一種同一性的悖論。


    假定某物體的構(gòu)成要素被置換后,但它依舊是原來的物體嗎?



    公元1世紀的時候普魯塔克提出一個問題:如果忒修斯的船上的木頭被逐漸替換,直到所有的木頭都不是原來的木頭,那這艘船還是原來的那艘船嗎?因此這類問題現(xiàn)在被稱作'忒修斯之船'的問題。有些哲學家認為是同一物體,有些哲學家認為不是。在普魯塔克之前,赫拉克利特、蘇格拉底、柏拉圖都曾經(jīng)討論過相似的問題。近代霍布斯和洛克也討論過該問題。這個問題的有許多變種,如'祖父的斧頭'。


    8.電梯悖論



    在一幢摩天大樓里,有一架電梯是由電腦控制運行的,它每層樓都停,且停留的時間都相同。然而,辦公室靠近頂層的王先生說:'每當我要下樓的時候,都要等很久。停下的電梯總是要上樓,很少有下樓的。真奇怪!'李小姐對電梯也很不滿意,她在接近底層的辦公室上班,每天中午都要到頂樓的餐廳吃飯。她說:'不論我什么時候要上樓,停下來的電梯總是要下樓,很少有上樓的。真讓人煩死了!'


    這究竟是怎么回事?電梯明明在每層停留的時間都相同,可為什么會讓接近頂樓和底層的人等得不耐煩?


    9.黃油貓悖論



    黃油貓悖論(英文:Buttered cat paradox),是把兩種民間常識組合而成的惡搞悖論,該常識為:


    (1) 貓在半空中跳下,永遠用腳著陸。

    (2) 把黃油吐司拋到半空中,吐司永遠在涂上?黃油的一面落地。


    這個悖論出在,你把黃油吐司沒有涂上黃油的一面黏著貓的背部之時。依照以上兩條定律,貓無法用腳著陸,因為黃油吐司永遠在涂上黃油的一面落地;但同樣的,黃油吐司涂上黃油的一面無法落地,因為貓永遠用腳著陸。


    5
    認識的挑戰(zhàn)

    數(shù)學史上的三次數(shù)學危機,是由三次數(shù)學悖論的出現(xiàn)所引起的。1979年美國杰羅姆·馬立茲認為幾十年來,“悖論至今沒有得到圓滿的答案”。哥德爾甚至指出“悖論不解決,會使形式邏輯破產(chǎn)”。其實悖論的出現(xiàn),并非使人類思維的錯誤或無能,而是某種必然的反映,使科學理性進步的階梯。

    普里斯特說:“悖論式命題充滿著使人驚奇的內(nèi)容。”在科學的發(fā)展過程中各個領(lǐng)域都出現(xiàn)了一些在思維上,推理上不清楚的問題。有的”似是而非”有的”似非而是”,基至有些是”猜謎”性質(zhì)的也被稱為悖論。如有些數(shù)學書刊上出現(xiàn)的一種”數(shù)學詭辯題”,問題幽默風趣,往往妙不可言,不僅引人入勝,而且發(fā)人深思。每一道數(shù)學詭辯題的破譯,都可以正反兩個方面加深對數(shù)學基本概念和基本方法的理解。

    悖論不是閑談的趣聞,它預示著更新的創(chuàng)造和未來。在某種意義上來說,悖論推進了科學的進程,激發(fā)了科學家的熱情。正如哲學家維特根斯坦早在1930年所指出的:“即使在目前階段我也要預言,總會有一天出現(xiàn)包含有矛盾的數(shù)學演算研究,人們將會感到真正的自豪,因為他們把自己從協(xié)調(diào)性的束縛中解放出來。”人們對數(shù)學美學標準的認識,將會有所突破和創(chuàng)新,到那時,人們對悖論的看法也會是見 “怪” 不 “怪” 了。

    via:《數(shù)學美拾趣》
    摘自:好玩的數(shù)學

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