庸人幾多自擾

  事情的開端,是這樣的。

  我一直在想,一個(gè)命題為什么只能是真或者假?雖然模糊邏輯提出了這個(gè)二重態(tài)的混合態(tài),但本質(zhì)上來說還是真假二元的。可為什么一個(gè)命題不是真的就是假的?不能既真又假,或者既非真亦非假?或者無法判定一個(gè)命題的真假——這也是真假以外的一個(gè)狀態(tài)。

  是命題天生只能有真假二分,還是說是我們已經(jīng)習(xí)以為常了真假二分的命題,所以在數(shù)學(xué)上規(guī)定了命題只能真假二分?

  元素和集合的關(guān)系都有哪些呢?一般來說,一個(gè)元素要么屬于一個(gè)指定集合,要么不屬于。但,這種二分到底是元素和集合天然就有的關(guān)系,還是因?yàn)槲覀円呀?jīng)習(xí)慣了如此關(guān)系和元素和集合,所以在數(shù)學(xué)上強(qiáng)行構(gòu)造了這么一種關(guān)系結(jié)構(gòu)呢?

  維特根斯坦的邏輯哲學(xué)的基礎(chǔ)是命題的真假函項(xiàng),但如果我們不用這個(gè)為前提,而采用模糊邏輯,那么是否會(huì)引入概率分布和統(tǒng)計(jì)呢?如果出現(xiàn)統(tǒng)計(jì),使用貝葉斯概率還是不含主觀因素的非貝葉斯概率呢?

  我們都知道自然數(shù)的嚴(yán)格定義依賴于以后繼數(shù)為基礎(chǔ)的皮亞諾公里(基于序數(shù)理論,基數(shù)理論有別的定義方法),但究竟是皮亞諾公理給出了自然數(shù),還是自然數(shù)給出的皮亞諾公理?

  上述所有問題可以統(tǒng)一成一句話:到底是數(shù)學(xué)天生就是如此,還是我們選擇了如此這般的數(shù)學(xué)?

  讓我們先歇一下,想想究竟什么是數(shù)學(xué)?

  對(duì)究竟什么是物理這樣的問題的探究會(huì)讓人陷于迷思——比如關(guān)于“物理”、“物理理論”和“物理學(xué)家的物理理論”這三樣?xùn)|西,你能一下子說出它們的不同和關(guān)聯(lián)嗎?

  有自然存在之物做參照的物理學(xué)尚且讓人有點(diǎn)摸不著頭腦,這純思辨的數(shù)學(xué)就更摸不著邊際了。

  在我看來,數(shù)學(xué)就是研究一切邏輯上與形式上可能存在之物的學(xué)問。

  既然是一切邏輯上和形式上可能存在的對(duì)象,那么,回到上面的問題——那些問題我們現(xiàn)如今的選擇,是唯一的選擇,還只是因?yàn)闅v史原因而我們做出的選擇呢?

  究竟世界本就如此,還是世界演化至此?

  讓我們來看自然數(shù)的序數(shù)和基數(shù)的兩種定義方式:

  自然數(shù)的序數(shù)定義(皮亞諾公理):

  滿足以下五點(diǎn)的系統(tǒng),被稱為“自然數(shù)集”,其中的元素稱為“自然數(shù)”:

  1,存在始元,記為1;

  2,任意元素n有且只有為一個(gè)的“后繼數(shù)”,記為n+1,且n+1也是該集合元素;

  3,如果元素m和n的后繼數(shù)是同一個(gè)元素,那么m和n必然也是同一個(gè)元素;

  4,始元1不是任何該集合中元素的后繼數(shù);

  5,如果存在一個(gè)集合S,始元1是S的元素,且如果元素n在S中,則n的后繼數(shù)n+1也在S中,那么S必然就是自然數(shù)集。

  這是通過序數(shù)理論構(gòu)建出的自然數(shù)和自然數(shù)集的定義。

  而從基數(shù)理論,自然數(shù)和自然數(shù)集可以這樣給出:

  記錄0={},1={0}={{}},那么自然數(shù)n就是集合:n={0,1,2...n-1},及自然數(shù)n就是所有小于n的自然數(shù)為元素構(gòu)成的集合。

  通過上面兩個(gè)定義,我們自然可以看出:這樣定義出的集合,的確就是自然數(shù)集,而其中的元素,也的確就是自然數(shù)。

  當(dāng)讓我們后退一步,站在外面重新看這兩條定義,它們到底是“構(gòu)造了自然數(shù)”,還是“描述了自然數(shù)”?

  比如說,為什么皮亞諾公理選擇了這樣的五個(gè)條件?

  我想答案更多是“這樣的條件可以給出符合我們所理解的自然數(shù)的集合”。可這樣就是“先有了自然數(shù),然后找出描述自然數(shù)的一組最精簡的條件”,而不是“從無到有地構(gòu)造出了自然數(shù)”。換言之,這樣得到的自然數(shù),是以我們?nèi)粘I钪兴佑|到的自然數(shù)為標(biāo)本所作的嚴(yán)謹(jǐn)描述,但本身并不能回答這么一個(gè)問題——為什么自然數(shù)是這樣的。

  它可以告訴我們,從數(shù)學(xué)的角度,如何選擇一個(gè)公理體系并構(gòu)造出自然數(shù),但無法告訴我們?yōu)槭裁匆@么構(gòu)造。

  是為“知其然不知其所以然”也。

  比如說群這個(gè)數(shù)學(xué)對(duì)象,其定義為:

  一個(gè)群,其上定義一個(gè)二元運(yùn)算×,運(yùn)算×滿足:

  1,a×b是集合中的元素(封閉性);

  2,(a×b)×c=a×(b×c)(結(jié)合律);

  3,存在單位元滿足e×a=a×e=a;

  4,任何元素a存在逆元b使得a×b=b×a=e。

  我們一般都認(rèn)為上述的定義給出“群”這個(gè)數(shù)學(xué)對(duì)象的嚴(yán)格描述,但這個(gè)定義并不是牢不可破的,換言之并不是說一個(gè)數(shù)學(xué)對(duì)象只能由著四條定義給出,缺一不可,相反地,缺少一點(diǎn)東西以后能得到更廣闊的內(nèi)容,比如去掉逆元這個(gè)條件,我們得到了幺半群;如果再去掉存在單位元這個(gè)條件,就得到半群;接下來,單獨(dú)砍掉結(jié)合律,我們得到環(huán)群;在環(huán)群上砍掉單位元,就得到擬群;如果在群的定義上單獨(dú)去掉封閉性,我們得到廣群;如果再在廣群基礎(chǔ)上砍掉逆元,就得到范疇(當(dāng)然,應(yīng)該是非真類的小范疇,大范疇可以定義在類上,而群是定義在集合上的)。

  也就是說,群這個(gè)對(duì)象之所以這么要求,是因?yàn)槲覀冃枰@些要求來描述群這個(gè)我們已經(jīng)熟知的東西(群和對(duì)稱的經(jīng)驗(yàn)起源是共通的)。如果我們將這些描述松動(dòng)一下,或者甚至修改一下,我們就能得到不同而有聯(lián)系的另一類東西。

  自然數(shù)也是這樣——為什么要皮亞諾的五條條件?因?yàn)檫@五條條件構(gòu)成的公理體系描述了我們熟知的自然數(shù)——而不是說自然數(shù)天生就長這樣。

  是我們先有了并熟悉了自然數(shù)的概念,然后我們才找出了皮亞諾公理體系來描述這個(gè)我們早已熟知的東西。

  如果我們對(duì)這五條做一點(diǎn)小修改,說不定就能得到不同的東西——可以不叫自然數(shù),而是叫廣義自然數(shù)或者亞自然數(shù)泛自然數(shù)什么的。

  因此,這就牽扯到這么一個(gè)問題——我們現(xiàn)在所認(rèn)為的數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)——無論是公理集合論還是拓?fù)渌埂降子卸嗌偈俏覀內(nèi)藶檫x擇出來的呢?

  換言之,我們目前的數(shù)學(xué),是“所有可能的邏輯與形式的一部分”,還是就是“所有可能的邏輯與形式”?

  或者問,我們現(xiàn)在的數(shù)學(xué)是理應(yīng)如此的,還是演化至此的?

  選擇一些徹底不同的基礎(chǔ),是否可能得到意想不到的數(shù)學(xué)?還是已經(jīng)包含在現(xiàn)有數(shù)學(xué)中了?

  比如,如果命題不只有真假之分,加入元素可以不只在指定集合內(nèi)外,存在這種楚河漢界劃分之外的關(guān)系,那么數(shù)學(xué)會(huì)是如何的?

  ——還是說,存在數(shù)學(xué)原則要求不能做如此跨越二元的狀態(tài)?

  你看,連數(shù)學(xué)都未必是一成不變的,何況別的那些日常觀念乎?

  換個(gè)視角,世界將格外精彩。

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