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他提出了一个奇怪悖论,引发数学界恐慌,100年后才被最终解决

时间:2024-02-12 12:17 来源:网络整理 转载:我的网站

人的世界总是被感性和理性所交织,并最终形成了我们丰富多彩的生活。而在数学的世界中,则由理性占据,由逻辑占据,因此出现了很多令人匪夷所思的事情,比如“理发师悖论”便是如此。

何为“理发师悖论”?理发师悖论即为罗素悖论,是罗素1901年提出的一个集合论悖论,其基本思想为:对于任意一个集合A,A要么是自身的元素,即A∈A;A要么不是自身的元素,即AA。根据康托尔集合论的概括原则,可将所有不是自身元素的集合构成一个集合S1,即S1={x:xx}。

当然,倘若我们通俗的来理解的话,可以看下理发师的故事。在某个城市中有一位理发师,他的广告词是这样写的:“本人的理发技艺十分高超,誉满全城。我将为本城所有不给自己刮脸的人刮脸,我也只给这些人刮脸。我对各位表示热诚欢迎!”来找他刮脸的人络绎不绝,自然都是那些不给自己刮脸的人。可是,有一天,这位理发师从镜子里看见自己的胡子长了,他本能地抓起了剃刀,你们看他能不能给他自己刮脸呢?如果他不给自己刮脸,他就属于“不给自己刮脸的人”,他就要给自己刮脸,而如果他给自己刮脸呢?他又属于“给自己刮脸的人”,他就不该给自己刮脸。

而有理发师悖论衍生出了罗素悖论则认为:如果把每个人看成一个集合,这个集合的元素被定义成这个人刮脸的对象。那么,理发师宣称,他的元素,都是城里不属于自身的那些集合,并且城里所有不属于自身的集合都属于他。那么他是否属于他自己?这样就由理发师悖论得到了罗素悖论。反过来的变换也是成立的。显然的,“理发师悖论”是很容易解决的,解决的办法之一就是修正理发师的规矩,将他自己排除在规矩之外;可是严格的罗素悖论就不是这么容易解决的了。

在上个世纪初期,整个数学界和科学界都处于一种喜悦的气氛之中,因为人们认为数学的系统性和严密性已经达到,科学大厦的地基基本建成了。也正是因为如此,德国物理学家基尔霍夫(G.R.Kirchhoff)就曾经说过:“物理学将无所作为了,至多也只能在已知规律的公式的小数点后面加上几个数字罢了。”英国物理学家开尔文(L.Kelvin)在1900年回顾物理学的发展时也说:“在已经基本建成的科学大厦中,后辈物理学家只能做一些零碎的修补工作了。”法国大数学家彭迦莱(Poincar6)在1900年的国际数学家大会上也公开宣称,数学的严格性,现在看来可以说是实现了。

但是事情总是不会如此一帆风顺的,反转这种事情往往会让人猝不及防。比如不久之后,罗素便发现了“理发师悖论”,震撼了整个科学界。为了解决这个问题,科学家们又陷入了不断的思考中,最终确定两种解决方案:ZF公理系统和 NBG公理系统。可以说,罗素悖论的出现是由于朴素集合论对于集合的不加限制的定义。由于当时集合论已成为数学理论的基础,这一悖论的出现直接导致了一场数学危机,也引发了众多的数学家对这一问题的补救,最终形成了现在的公理化集合论。同时,罗素悖论的出现促使数学家认识到将数学基础公理化的必要性。

参考资料:《理发师悖论与罗素悖论》