卡特·哥德尔:主要发现、理论观点、生平故事、成长经历、成就贡献

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~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 。
【卡特·哥德尔:主要发现、理论观点、生平故事、成长经历、成就贡献】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 。

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