登陆注册
2683200000032

第32章 卡特·哥德尔:伟大的数学家

他旋动数学的透镜注视着数学本身,偶然间他发现了著名的“不完全定理”——它像—支锥子穿透了形式主义的心脏。

1906年卡特·哥德尔生于布伦城,那时布伦是奥匈帝国的领土,现在它属于捷克共和国的一部分。他的父亲是一家纺织厂的经理,喜爱逻辑学和进行推理,他的母亲则一直提倡对自己的独生子要尽早教育。10岁之前,哥德尔一直在学习数学、宗教和好几种语言。到25岁时,他已经提出了被许多人认为是20世纪最重要的数学成果的“不完全定理”。1931年,哥德尔提出了他的发现,引起了人们的震惊和迷茫。它表明,世界上最著名的数学家的将近一个世纪的努力是注定要失败的。

为了对哥德尔的理论表示赞赏,去理解那个时代数学怎样被感知,是一件残忍的事情。

多少个世纪以来,人类处于典型的泥水不分的混沌状态,那时人的模糊直觉和明白无误的逻辑思考是搅和在一起的,直到19世纪末期,数学才终于有了发展。所谓的形式体系被设计了出来,就像从树干上长出了枝丫,定理从推论公理中生了出来。形式体系表明,得出定理的过程必须从某个地方开始,并且这个地方一定是存在公理的地方,它们是原始的种子,是其他数学结论的源泉。

机械数学观的优点是它剔除了所有思考和判断的需要。只要公理是正确的叙述,并且只要推理的法则是正确的,数学就不会出轨,谎言就不会轻而易举地得逞。

为了发挥标准数字、加号、括号及其他符号的优势,人们经常把文字叙述写成用一系列符号表示的形式体系。但是,那时这些符号并不是数学的一个必要特征。虽然文字叙述同样被用来表示李子、香蕉、苹果和橘子,然而那时候,数学叙述(由任意符号构成)越来越明显地成为数学的一种单纯的精确的结构模式。

很快,少数几个有远见的人物开始懂得了数学叙述的特点,哥德尔即是他们中的佼佼者,这种看待事物的方式打开了数学的一个新的分支学科——抽象数学。常用的数学分析方法是与抽象数学的模仿一萌芽阶段相联系的,这一阶段形成了形式体系的本质——数学本身被假设为抽象数学的原始样本。这样数学就像一条自食的蛇一样又扭过头来盘住了自己。

哥德尔表明,怪异的结论恰恰来自用数学透镜观看数学本身时的聚焦过程。理解这一结论的方法之一就是想象在一颗遥远的行星上(比如说火星),所有用于写传奇作品的符号碰巧是我们平时用的0~9的阿拉伯数字。这样,火星人将会在他们教科书中讨论一个著名的发现,他们会发现地球上的我们与欧几里德有关,而同时我们会说:“他们的作品中有许多素数,”他们写的东西则像这样:“8445329844508787866873070005766619463864545067111。”对我们来说它像一个46位的数字。而对火星人来说,它根本不是数字,而是一句陈述语。的确,对他们来说,他们写的这些素数代表着34个字母,6个单词和几行话,就像我和你应用英文字母一样。

现在让我们来想象着讨论一下所有的数学定理之间存在的普遍属性。如果我们查找火星人的教科书,我们看到的所有定理都只是纯粹的数字而己。因此我们可能创造出一条复杂的定理,以分辨哪些数字可以出现在火星人的教科书中,而那些数字从不在那儿出现。当然,我们不愿意谈论数字,而更愿意谈论那些形似数字的符号链。并且,或许对我们来说,让我们忘记这些符号链对火星人的意义,而仅仅把它们看成是古老的数字,这并不是一件容易的事。

通过这一简单的换位透视法,哥德尔找到了更深奥的力法。哥德尔的方法是去想象着研究什么能够被称为“火星人创造的数字”(那些数字实际上是火星人教科书中的定理),并且他试着提出诸如此类的问题:“8030974是否是火星人的创造?”这个问题的意思是,像“8030974”这样的叙述会不会在一本火星人教科书中出现?

哥德尔仔细思索着这一超现实的数字构成,很快他发现这种“火星人创造”的专用数字并不是完全区别于我们熟知的“素数”或“奇数”等概念。这样一来,地球范围内的数字定理便能够处理诸如“哪些数字是火星人创造,哪些数字不是火星人创造”或者“是否有无限的非火星人创造数字”等问题了。很可能高等数学教科书(在地球上的)已经包括了关于火星人创造的数字的全部出处。

就这样,在数学史上最敏锐的洞见之一里,哥德尔设计出了一句惊人的陈述:“X不是一个火星人创造的数字。”这句话中的x就是:当“X不是一个火星人创造的数字”陈述被译成火星人的数学概念时所表示出的数字。仔细想一下这句话,直到你明白它为止。被翻译成火星人概念的“X不是一个火星人创造的数字”这句陈述,对我们来说将是一串巨大的数字链——一个很大的数字,但是,这串火星人的书写正是我们要找的X(这句叙述本身所谈及的X)。说起来太曲折,的确这真够曲折的!但是曲折正是哥德尔的特长——曲折就在空间结构中,曲折就在原因中,万事万物都是曲折的。

通过把定理想成符号模式,哥德尔发现,用“形式体系”表示的陈述不仅能够阐明它自身,而且能够拒绝它自己的理论来源。数学中存在的这一纠缠不清的潜在结果,对火星人来说是一种巨大的非同寻常的悲哀,为什么悲哀呢?因为火星的人们——像鲁塞尔和怀特洛德——早已全身心地希望,他们的形式体系会抓住数学的所有真实陈述。如果哥德尔的陈述是正确的,那么它在他们的教科书中将不会被当成一条定理,并且它将再也不会出现在他们的教科书中——因为哥德尔的陈述已经表明它本身是不可能的!如果它的确在他们的教科书中出现了,那么它对它本身将是错误的又有何解释呢,并且有谁,即使是火星人,会想要一本提倡错误和提倡正确一样多的数学教科书呢?

所有这一切的结果是,一直被保持的形式主义的目标只不过是一种幻想。所有形式体系表明是不完全的,因为它们本身就能够表明他们自己是无法得以证明的。并且,据说1931年哥德尔提出的“数学的不完全性”也说明了上述观点。事实上,不是数学本身是不完全的,而是任何试图用一套有限的公理和规则去抓住数学的所有事实的形式体系都是不完全的。对于你来说,这一结论可能并不会给你带来震撼,但对于20世纪30年代的数学家们来说,它结束了他们的整个世界观,并且数学自此将面目全非了。

哥德尔1931年写的文章也产生了其他的影响:它发明了循环函数理论,它成为今天计算机理论的重要基础理论之一。确实,在哥德尔的文章的核心部分,写下了为创造出“火星人创造”的数字而制定的复杂的近似计算机程序的内容,并且这一“程序”是用极似Lisp的程序语言的形式写下的,而这一语言在将近30年后才得以开发。

哥德尔这个人和他的理论一样古怪。1939年,他和他作为职业舞蹈者的妻子艾蒂丽逃离纳粹德国并且前往普林斯顿。在那里,他与爱因斯坦共同在高级研究所任职。在晚年,哥德尔成了病菌传染方面的妄想狂患者,他强制性地一次又一次地洗净自己的餐具,带着露有双眼的滑雪面具到处乱跑,一时间他成了臭名昭著的人物。72岁时,他因为拒绝进食而死于一家普林斯顿的医院里。正如形式体系的威力注定要不完全一样,生活也是不完全的,也正如形式体系的复杂性注定要灭亡一样,每一个人都有自己独特的生活方式。

同类推荐
  • 历史的辫子:陈寅恪与王国维

    历史的辫子:陈寅恪与王国维

    大清帝国土崩瓦解,只给那些清朝的臣民留下一根阴魂不散的辫子。他们就像捍卫最后的战旗一样保存着自己的辫子,以此为没落王朝的僵尸守灵。作为遗老遗少的后代,陈寅恪祖父陈宝箴备受皇上恩庞,出任兵部侍郎。而王国维家族早年随宋高宗南渡,他自己为末代皇帝溥仪之师。溥仪出宫后,他与陈寅恪受聘于清华国学院,早年交往、共同游历使两位饱学之士结成莫逆之交。在现代文明摧枯拉朽的冲击下,两位传统文化的捍卫者经历过怎么的煎熬与阵痛?怎么的绝望与悲悯?十余万字的篇幅,80余张珍贵的老照片,让我们看到两条纠缠在一起的民国的“小辫子”,发人警醒,令人深思。
  • 名人传记丛书:甘地

    名人传记丛书:甘地

    名人传记丛书——甘地——用思想领导民族独立的圣人:“立足课本,超越课堂”,以提高中小学生的综合素质为目的,让中小学生从课内受益到课外,是一生的良师益友。
  • 特蕾莎修女传

    特蕾莎修女传

    特蕾莎修女,一位穷其一生为贫穷的人当中最贫穷的,孤苦的人当中最可怜的人奔波服务的伟大女性。特蕾莎修女是1979年诺贝尔和平奖获得者,也是20世纪80年代美国青少年最崇拜的4位人物之一。本书以丰富细腻的文笔,讲述了她传奇而伟大的一生。本书是特蕾莎修女的第一部中文传记,作者以其细腻的笔调及充沛的激情,不仅真实还原了特蕾莎修女善与爱的一生,而且为读者带来了许许多多亲切温暖的心灵感动。
  • 假如给我三天光明

    假如给我三天光明

    作者以一个身残志坚的柔弱女子的视角,告诫身体健全的人们应热爱生活,珍惜生命。本书系统而完整地介绍了作者丰富、生动、真实而伟大的一生。在文中,作者希望在这假想的三天时间里,能看见自己的老师、朋友;能去参观自然史和艺术博物馆;能看看纽约城和日常世界;最后还要去看一场戏剧。三天的活动,内容涉及生活的各个方面,既表现了作者对生活中美的追求,也表达了作者对人类创造的高度赞美。她还以自己的痛苦经历和美好渴望,劝诫世人要珍惜光明,珍惜光阴。《假如给我三天光明》是自传,采用了白描的手法,无论是对往事的回忆,还是对自己内心的表白, 都是极平常的话语,真实而亲切,自然而流畅。
  • 鉴湖女侠秋瑾

    鉴湖女侠秋瑾

    《中华爱国人物故事》是一套故事丛书。它汇集了我国历史上80位古圣先贤、民族英雄、志士仁人、革命领袖、先进模范人物的生动感人史迹,表现了作为中华民族优秀传统的伟大的爱国主义精神。
热门推荐
  • 斗罗大陆之凌冰依梦

    斗罗大陆之凌冰依梦

    哼!哼!全大陆第一百万年魂兽!(还活着的)天!梦!冰!蚕!(虽说是睡出来的)闪亮登场!哎……大限到了!多想再见她一面呀……不!我不甘心!我一定要再见她一面!哪怕只是一眼……
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 凤倾天下之王爷要造反

    凤倾天下之王爷要造反

    唐华瑶重生了,彼时未来权倾天下的摄政王正被她推到水里差点淹死!为了未来的美好生活,长华郡主只得捏着鼻子哒哒的跑过去抱大腿。可是谁来告诉她,这金大腿风格突变整天想着造反是为哪般?这大腿是抱还是不抱啊?陆大腿离性格变得好奇怪啊!小眼神也是可怕的很!真是怪哉怪哉!陆离:我以江山为聘,许汝一世安好!卿嫁我可好?某侄儿:我家姑姑不外嫁,王爷请上门……
  • 天谴羽衣

    天谴羽衣

    烛摇曳,风作响,案上置琴,未见人归……千年前,魔族掀起血腥的争夺之战,白皑战神为护弟子就此湮灭,红莺也随之破魂……千年后,玉兰成精狐妖庇护,念想柒山人、妖皆收,怎奈柒山掌门居然如此……?青涩花妖入山习武,却成了上仙厨娘???魔族再犯,疑点重重的往事即将浮出水面……
  • 吃鸡之天王归来

    吃鸡之天王归来

    【2019最爽吃鸡文】周非凡,绝地求生这款游戏之中天王级别的职业选手,种种原因被迫离开了自己的职业生涯。因缘巧合下加入了星晴网咖所组建的网吧替补队(星晴二队),并担任队内队长。或许一切的一切都是天命所指,当绝地求生国服正式上线的那一刻,周非凡果断加入到了争夺国服各大排行榜的潮流之中。击杀榜、生存榜、狙击榜成为了周非凡新的追求。直播、组建战队、战队训练成为了周非凡新的生活。绝地海选、次级联赛、排位大赛、职业联赛再次成为周非凡新的成神之路。且看退役天王重返吃鸡界,笑傲一方。
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 血炼魔天

    血炼魔天

    魔道门派弟子张乾,因一件神秘之宝助他踏上魔途,魔道艰辛,前途渺茫,更是正魔难容。他以一己之力,与各大正魔巨擎抗衡,终成为一代魔道巨头。
  • 中国历史上的“坏”女人

    中国历史上的“坏”女人

    被世人蔑称为“七为夫人”、“九为寡妇”的夏姬真的嫁了七次,以采补术克死了九个男人吗?千古一帝秦始皇的母亲赵姬真的如史话中那样,是一个淫乱无度的妓女吗?一代明君唐太宗宠爱的高阳公主为什么性情乖戾,身为皇家金枝玉叶却作奸犯险?千古第一女“丞相”上官婉儿有着怎样波折艰辛的人生经历?在这些众口相传的坏女人身上究竟发生了怎样刻骨铭心的事情,让她们前后性情大变,在人性的道路上迷失了方向?
  • 本尊想辞职

    本尊想辞职

    别人穿越都在称霸世界,都喊着要逆天,可我竟然开了一个娱乐城,没错,娱乐城。
  • 奇闻异录

    奇闻异录

    不知你可曾听过,老人们一遍又一遍讲述着的,那一个个关于妖魔鬼怪们的,凄凄惨惨戚戚的故事,你只当这是故事,可你不知,这些,就在你身边。