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黄可清《数学与经验的矛盾造成了数学的危机》

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——25届世界哲学大会入选论文
摘要:
思维不能认识无限,所以它无法提供极限论的基础,数学无法讨论无限,也不是普遍必然。
但是纯数学与应用数学真的可以割裂、毫无关联吗?一个社会可以同时实行两套相互矛盾的法律吗?
数不是先天的,也不是实在的。数学是认识者“思维”为了认识世界而设立的,它不能随意虚构。
数学很不幸,既要服从逻辑的规则,又肩负统计经验的使命,于是就不可避免的成为逻辑与对象世界的战场,成了矛盾的发生地。我认为逻辑和世界都没有错,世界不是按照逻辑定做的。认识者用自我设定的逻辑规则去规范世界,必然产生矛盾。
任何数学问题只要其脱离经验的束缚都可以完全归结到逻辑。但世界不是按逻辑规则设计的,如果要使数学正确的统计世界,那么将数学的基础完全归结为逻辑是不可能的。
关键词:
逻辑、无限、先天、实在、经验
1.1思维不能认识“无限”。
亚里士多德认为只有潜能的无限,没有现实的无限。他认为没有现实的无限:“一个事物在某处,就意味着在空间里,在空间里就是某处。因为在某处就意味着或上或下,或前或后,或左或右,但其中每一个都是有限的。”①但又认为“如果说根本没有无限,显然许多说不通的结论就会因而产生,例如,时间就会有开始和终结,量也就不能分成更小的量,数也不会是无限的”②
“无限”是一个副词,副词只有在经验的范围内使用才有效。我认为他说的潜能的无限实际上是有限的,而现实的无限是思维不能认识的。因为经验是有限的,而我们所能想象的无限其实都是有限的,真正的无限只可能存在于经验以外,我不能断定任何事物是有限还是无限。亚里士多德似乎意识到了这一点,他说:“无限的涵义正好与平常大家理解的相反,不是‘此外全无’,而是‘此外全有’”③而“此外全有”实际上是有限的。
感觉的范围是有限的,而思维只能通过感觉去认识,因此思维得到的认识也是有限的,不管是基于时间上还是空间上。思维根本不能认识真正的“无限”,认识者思维没有权利讨论“无限”。
思维不能认识无限,所以它无法提供极限论的基础,以极限论为基础的现代数学怎么能达到普遍必然?
当然,在以新柏拉图主义者为代表的数学实在论者看来,数学不需要接受认识论的诘难!数学是实在的,如果实在都不是无限的,那么还有什么东西是无限的?实在论者以其先天性的信仰,不接受这种诘难!
还有一些新毕达哥拉斯主义者,他们认为数是世界的本体,这就更不需要接受这样的怀疑了,甚至不需要给逻辑留下位置。但是在信仰和理性之间,理性也有自己的位置,人是思考的生物,我们知道的一切都是我们认识得到的,下一节将对数学实在论提出质疑!
1.2数不是先天的,也不是实在的
“数”存在于哪里?“1”是什么?“2”是什么?世界上哪里可以找到数?数是存在于我们的思维之中,还是由外部的某些原因引起的?或者干脆是存在于外部世界呢?你可以在对象世界中找到直线吗?找到点吗?找到几何学描述的平面吗?例如圆周率的值就是一个数学上规定的无理数,它指示着经验世界的什么东西呢?没有,它只是思维设定的计算工具!
毕达哥拉斯把“数”看作是世界的本体。造成毕达哥拉斯错误的原因是,他没有将数和量分离开来。他显然没有区分“数”和“量”,数不是单位,而是统计单位的工具。如果“数”是独立存在的,那么数词就能独立做主语,但数词不能独立做主语。如果离开了经验,我们不能证明“1+1=2”这个命题是正确的,也无法证明“1+1≠3”。数学显然是思维为认识世界设定的计算工具!
1.3 纯数学与应用数学
《欧几里得几何原本》第一卷诸定义之间自相矛盾:
定义2 线只有长度而没有宽度
定义5面只有长度和宽度
定义6面的边缘是线
定义7平面是它上面的线一样平放着的面④
推理:线是由不同位置的点构成的,线没有宽度,点也不会有宽度,那么点的宽度为”0”。而线是有长度的,那么点也必然有长度,那么点的长度为任意自然数“A”,那么点的代数方程式为:点=0×A,其结果为0,即使点还有高,其体积大小也必然为0。体积大小为0的点怎么能组成有长度的线呢。
推理:由定义6和定义7可以推知,面由线组成,当然也由点组成。既然点的数学性质为0,线也没有宽度,没有宽度的线怎么能组成面呢?即使可以组成面,那么面也没有厚度。所以欧几里得不能让平面有厚度,于是只能作出定义5。这样又产生悖论:
如果平面的厚度为零,那么这个平面就不能存在,因为没有“离开空间而存在的平面”。如果这个平面的厚度大于零,那么这个平面就是有体积的,那么它成了立方体,就不是平面了!
------很显然,一些数学家认为数学与经验无关,如果数学与经验无关,《几何原本》中的论述就没有任何错误。但是数学的实际用途却在于经验,数学如果不为经验服务,就没有任何使用价值了!
------还有一些更可爱的数学家,将纯数学和应用数学分裂开来。当他们为数学自圆其说时,就研究他们的纯数学;当他们需要应用数学时,又变成了经验主义者!希尔伯特区分了理想数学和构造数学,也就是纯数学和应用数学,实际上割裂了数学这个学科!
但是纯数学与应用数学真的可以割裂、毫无关联吗?一个社会可以同时实行两套相互矛盾的法律吗?
1.4 数学是认识者“思维”为了认识世界而设立的,它不能随意虚构。
如果数学仅仅是一种游戏的话并无大碍,但数学是认识者“思维”为了认识世界而设立的,它不能随意虚构,也不能完全背离经验搞纯数学。
数学很不幸,既要服从逻辑的规则,又肩负统计经验的使命,于是就不可避免的成为逻辑与对象世界的战场,成了矛盾的发生地。我认为逻辑和世界都没有错,世界不是按照逻辑定做的。认识者用自我设定的逻辑规则去规范世界,必然产生矛盾。著名数学家庞伽勒也认为:“数学的公理和公设,是因为其方便才被使用的假设。”但我反对极端的工具主义,思维设立任何工具都是为认识世界而设立的,不是盲目的假设。例如数学为什么设定1+1=2,而不是设定1+1=3。
数学并没有跳出逻辑的牢笼。归纳推理是通过一个集合中部分元素的判断,对这个集合中所有的元素做出判断,通过一个多称判断获得一个全称判断,而这个全称判断包含了对未知事物的预测。归纳推理不可能得出普遍必然的结论,所以数学选择了演绎推理。数学假设了那些包含无限、未知的公理,演绎出了整个数学大厦,必然和我们有限的经验发生矛盾!
任何数学问题只要其脱离经验的束缚都可以完全归结到逻辑。但世界不是按逻辑规则设计的,如果要使数学正确的统计世界,那么将数学的基础完全归结为逻辑是不可能的。不过思维设立数学的目的就是为了认识经验世界,而不是为了认识数学。我们不是需要作为逻辑的奴才的数学,而是需要一个适合统计经验世界的数学。虽然数学也有一些缺陷,但与语言的缺陷相比还是微不足道的,因为数学只统计事实,不指称价值。正因为如此,现代逻辑的表达方式走向数理化。
但是数学实在论者并不这样认为,他们认为数学与经验毫无关系,数学是纯粹的,像理想国中的理念一样!不完善的,只是现实世界中的数学关系。
还有数学本体论者,世界的本源就是数,不完善的是现实世界、理性、逻辑。
还有极端工具论者,他们认为数学只是一种游戏规则,可以随心所欲的设定!
注解:
① .亚里士多德《物理学》,84~85页,张竹明译,北京,商务印书馆,1982。
② .亚里士多德《物理学》,85页,张竹明译,北京,商务印书馆,1982。
③ 亚里士多德《物理学》87页,张竹明译,北京,商务印书馆,1982。
④ 欧几里得《几何原本》1页,兰纪正、朱恩宽译,西安,陕西科技出版社,2003。


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