第十二章
愛吹牛的理發師
1919年,著名英國數學家羅素編了一個很有趣的“笑話”。
小鎮有個愛吹牛的理發師。有一天,理發師誇下海口說:“我給鎮上所有不自己刮胡子的人刮胡子,而且隻給這樣的人刮胡子。”
大家聽了直發笑。有人問他:“理發師先生,您給不給自己刮胡子呢?”
“這,這,……”理發師張口結舌,半晌說不出一句話來。
原來,這個愛吹牛的理發師,已經陷入自相矛盾的窘境。如果他給自己刮胡子,那就不符合他聲明的前一半,這樣,他就不應當給自己刮胡子;但是,如果他不給自己刮胡子,那又不符合他聲明的後一半,所以,他又應當給自己刮胡子。無論刮不刮,橫豎都不對。
像理發師這樣在邏輯上自相矛盾的言論,叫做“悖論”。羅素編的這則笑話,就是數學史上著名的“理發師悖論”。
理發師的狼狽相是很好笑的,可是,數學家聽了卻笑不起來,因為他們自己也像那個愛吹牛的理發師一樣,陷入了自相矛盾的尷尬境地。
實際上,20世紀初期的數學家們,比那個愛吹牛的理發師更狼狽。理發師隻要撤消原來的聲明,厚起臉皮哈哈一笑,什麼事情都沒有了;數學家可沒有他那樣幸運,因為他們遇上了一個無法回避的數學悖論,如果撤消原來的“聲明”,那麼,現代數學中大部分有價值的知識,也都蕩然無存了。
這個數學悖論也是羅素提出來的。1902年,羅素從已被人們公認為數學基礎理論的集合論中,按照數學家們通用的邏輯方法,“嚴格”地構造出這個數學悖論。把它通俗化就是理發師悖論。
集合論是19世紀末發展起來的一種數學理論,它已迅速深入到數學的每一個角落,直至中學數學課本。它極大地改變了整個數學的麵貌。正當數學家們剛剛把數學奠立在集合論的基礎上時,羅素悖論出現了,它用無可辯駁的事實指出,誰讚成集合論,誰將變成一個“愛吹牛的理發師”,從而陷入自相矛盾的窘境。數學家們尷尬萬分,如果繼續承認集合論,那麼,號稱絕對嚴密的數學,就會因為羅素悖論這樣的怪物而不能自圓其說;如果不承認集合論,那麼,許許多多重要的數學發明也就不複存在了。
羅素悖論震撼了世界數學界,導致了一場涉及數學基礎的危機。人們已經發現,在數學這座輝煌大廈的基礎部分,存在著一條巨大的裂縫,如不加以修補,整座大廈隨時都有倒塌的危險。
數學家們勇敢地接受了挑戰。他們認真考察了產生羅素悖論的原因。原來,之所以出現羅素悖論這樣的怪物,是由於在集合論中,“集合的集合”這句話不能隨便說。於是,數學家們開始探索數學結論在什麼情況下才具有真理性,數學推理在什麼情況下才是有效的……,從而產生了一門新的數學分支——數學基礎論。
在這個領域裏,由於數學家的觀點不同,產生了3個著名的學派。以羅素為主要代表的數學家叫邏輯主義學派,他們認為,隻要不允許使用“集合的集合”這種非邏輯語言,羅素悖論就不會發生;以布勞威爾為主要代表的數學家叫直覺主義學派,他們認為,“集合的集合”是不能用直覺理解的,不承認它的合理性,羅素悖論自然也就不會產生了;以希爾伯特為主要代表的數學家叫形式主義學派,他們認為,悖論是一種不相容的表現。
三大學派都提出了修補數學基礎的方案,由於各執己見,爆發了一場大論戰。這場大論戰對現代數學發展影響深遠,還導致了許多新的數學分支的誕生。
現在,修補數學基礎的工作尚未取得令人完全滿意的結果,數學家們仍在頑強拚搏。
牛皮上的城堡
你知道古代城市卡發汗嗎?它就是在一張牛皮所占有的土地上建立的城市。
傳說基爾王的公主蒂頓娜的丈夫被她的兄弟殺死,她逃到非洲。她在奴米地國王那裏用了很少的錢買了“一張牛皮所能占有的”土地。這項交易簽約後,蒂頓娜把牛皮割成非常細的牛皮條,圍成很大的一片土地,足以建成一座城堡。後來擴建成卡發汗。