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悖论

2022-10-14

paradox

简介

如果某一理论的公理和推理原则看上去是合理的,但在这个理论中却推出了两个互相矛盾的命题,或者证明了这样一个复合命题,它表现为两个互相矛盾的命题的等价式,那么,就说这个理论包含了一个悖论。所谓互相矛盾的命题,指的是推出了一个命题和它的否定。所谓矛盾命题的等价式,指的是如果承认一个命题,就可推出它的否定;反之,如果承认这个命题的否定,就可推出这个命题。

公元前6世纪,克里特岛的哲学家发现的“说谎者悖论”可以算作人们最早发现的悖论,实际上它还不是上述意义下的严格的悖论。它的原始命题是:一个克里特人说:“所有的克里特人所说的每一句话都是谎话。”试问这句话的真假。如果这句话是真话,则因为这句话也出自一个克里特人之口,所以按此话的论断可推知这句话为假。即由这句话的真可推出它的否定。但反过来,如果这句话为假却不足以推出它为真,只能推出:至少有一个克里特人说过一句真话,不能推出全称的原始命题为真。因此不是严格意义 上的悖论。其实古人也早就发现了这一点,并对其进行修改。最早是公元前4世纪的欧布里德把原始命题改述为:“现在我说的是一句假话。”这就是所谓“强化了的说谎者悖论”。在此基础上,人们构造了一个与之等价的“永恒的说谎者悖论”,表述为:“在本半页这两行里所印的这句话是谎话。”由于这两行中只有这一句话,所以设这句话为真,则要承认它的断言,从而推出该话为假。如设该话为假,则应肯定它的否定为真,即“这句话”不是谎话,所以该话为真。

悖论之所以引起现代数学界和逻辑学界的极大注意,是由于19世纪末20世纪初,在集合论中发现了3个著名的悖论,引起了当时数学界、逻辑学界以至于哲学界的震惊,触发了第三次数学“危机”。

1897年,布拉利和福尔蒂提出一个悖论:设W为一切序数所组成的集合。因为W按自然大小顺序成一良序集,故W有一序数Ω。由序数性质,Ω必比W中任一序数都大,但由定义,Ω也出现在W中,从而将有Ω>Ω,这是矛盾的。即推出互相矛盾的命题,所以是悖论。后来就称之为布拉利一福尔蒂悖论,也叫最大序数悖论。

1899年,G.康托尔发表一个悖论:设S为一切集合所组成的集合。考虑S的基数,因为任何集合都是S的子集,故不存在其基数大于的集合,但由康托尔定理可知,S的幂集(即由S的所有子集构成的集合)P(S)的基数大于,即推出了互相矛盾的命题。这一悖论后来被称为最大基数悖论,亦被称为康托尔悖论。

1903年,罗素发表了一个悖论:根据排中律,一个客体或者属于某个集合,或者不属于某个集合。因此,对一个给定的集合,问它是不是自身的分子,即问是否属于它自己。看来是有意义的。如果把一个集合S定义为:S是由一切不是自身分子的集合所组成的,即任一集合a,a属于S当且仅当a不属于a。这必然要涉及到S是否属于S的问题。如果S属于S,根据S的定义,S就不属于S;反之,如果S不属于S,同样根据定义,S就属于S,即S属于S当且仅当S不属于S。这就推出了两个互相矛盾的命题的等价式。这个悖论就被称为罗素悖论。

继发现集合论中的几个著名悖论后,人们又发现了一些不在集合论范围的悖论。

1905年,理查德提出一个悖论,1906年贝瑞将其表述为一种较简单的形式。试考虑:“用至多一百个字母所不能表述的正整数中最小的一个。”(The least positive integer which can not be described in at mosta hundred letters)但这一短语本身就是对于这个数的一种表述,而它只用了68个字母,矛盾。后来称之为理查德悖论。

1908年,格里林提出一个悖论:一个形容词称为是“非自状的”,如果它并不具有自身所表示的性质。例如“红的”或“英文的”这两个形容词就是非自状的,因为它们并不具有各自所表示的性质;而“黑的”或“中文的”这两个形容词则是自状的,因为它们本身也是黑的或中文的。那么,“非自状的”这一形容词是不是非自状的呢?显然,它是非自状的,当且仅当它不是非自状的。即推出了矛盾命题的等价式。这一悖论后来被称为格里林悖论。

英国数学家拉姆齐在1926年提出把悖论分成逻辑悖论和语义悖论两种。前者又称为语法悖论,包括前述3个集合论悖论;后者也称为认识论悖论,包括前述说谎者悖论、理查德悖论和格里林悖论等。但是随着语义学的发展,真实性概念可以用集合论概念精确定义,因而,两类悖论之间的差别也不是绝对的。

悖论问题对数学基础、数理逻辑和数学哲学的发展都产生了巨大的影响,并在它们的发展中不断得到日益深入的研究。

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