在數學中,有什麼悖論嗎?

關於悖論,首先要明白什麼是悖論。

《數學百科辭典》一書中,對於悖論是這麼解釋的:能夠導出與一般判斷相反的結論,而要推翻它又很難給出正當的根據時,這種論證稱為悖論。其實簡單來講,所謂的悖論,就是指從這樣一個命題A,可推導出另一個命題B,但這個明天本身卻存在自相矛盾的現象:若B為真,則推出B為假;若B為假,又會推出B為真。

而將已認知的悖論進行劃分的話,可以分為這三大類:

(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。

在數學中,有什麼悖論嗎?

如果還沒看明白,那我們就講講幾個比較熟悉的悖論吧!首先還是要跟大家分享一下最熟悉的唐·吉訶德悖論。

著名小說《唐·吉訶德》裡描寫了一個殘酷的國王,在他所能統治的國家裡有一條法律:每個旅遊者都要回答一個問題:“您來這裡幹什麼?”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,有個旅遊者來到這個國家,回答上述問題時他答道:“我是來被絞死的。”如果旅遊者回答是對的,按照法律,他就不應該被絞死;如果旅遊者回答是錯的,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。最後,國王無可奈何,只得對旅遊者放行。

除此之外,想必大家也應該還記得理髮師悖論祖父悖論。

理髮師悖論

這是羅素集合悖論的一種通俗說法:薩維爾村裡的一名理髮師,給自己立了一條店規:“只給自己不給自己刮臉的人刮臉。”那麼這位理髮師的臉該不該由自己刮呢?如果理髮師的臉由他自己刮,則他屬於“自己給自己刮臉的人”,因此,理髮師不應該給自己刮臉;如果理髮師的臉不由自己刮,則他屬於“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。

祖父悖論

在數學中,有什麼悖論嗎?

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·巴赫札維勒(René Barjavel)在他1943年的小說《不小心的旅遊者》(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,你就會存在並回到過去且把你的祖父母殺死,於是矛盾出現了。

接下來,我們繼續講講與三次數學危機相關的悖論。

1、二分法悖論

故事是這樣的,假設一個人在到達目的地之前,要先走完路程的1/2,再走完剩下總路程的1/2,再走完剩下的1/2……按照這個要求可以無限循環的進行下去。。。

因此有兩種情況:①這個人根本沒有出發;②只要他出發了,就永遠到不了終點。(儘管離終點越來越近)

其實現在想想,這個悖論從邏輯上來看就是錯的。

2、貝克萊悖論

17世紀的時候,牛頓與萊布尼茲共同創建了微積分,給全世界數學的發展帶來了新的曙光,然而此時卻有跳出來指出了這麼一個問題:

在1734年,英國哲學家喬治·貝克萊出版了名為《分析學家或者向一個不信神數學家的進言》的一本書。

在這本書中,貝克萊對牛頓的理論進行了攻擊,指出求x²的導數時,會出現如下矛盾:

在數學中,有什麼悖論嗎?

貝克萊認為這是依靠雙重錯誤得到了不科學卻正確的結果

然而這個問題並沒有阻礙微積分的發展,下拉格朗日、柯西等數學家的改進下,微積分依舊上當前數學研究中重要的基礎內容。

3、羅素悖論

在1900年,國際數學家大會上,法國著名數學家龐加萊高調宣稱:“……藉助集合論概念,我們可以建造整個數學大廈……今天,我們可以說絕對的嚴格性已經達到了……”

然而羅素提出的一個悖論:

所有不包含自身的集合的集合,它到底包不包含自身呢?如果它包含自身,那麼它就不是不包含自身的集合,所以也就不是所有不包含自身的集合的集合的元素。如果它不包含自身,那它理應是所有不包含自身的集合的集合的一個元素。這樣的一個集合,包不包含自身,都必將引發矛盾。

如果看不懂這個悖論,那就請直接參考理髮師悖論。

就在這次危機爆發後很長一段時間內,數學家們曾試圖對“集合論”的定義加以限制,進而排除悖論。然而並無法消除悖論存在的可能性。

直到1931年,哥德爾提出了一系列不完備定理並予以證明。

①任意一個包含一階謂詞邏輯與初等數論的形式系統,都存在至少一個命題:它在這個系統中既不能被證明也不能被證否。

②如果一個形式系統含有初等數論,當該系統自洽(所有公理都不互相矛盾)時,它的自洽性不可能在該系統內證明。

在數學中,有什麼悖論嗎?

也就在此時,關於數學悖論的討論也就暫告一段落。


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