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“数学中没有不可知!”

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发表于 2007-1-11 18:07:44 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

“数学中没有不可知!”

这句话是Hilbert说的,意思是任给一个数学命题,只能有两个可能:这个命题是对的,可以证明,或者这个命题是错的,可以找出反例。做不出来是因为你自己笨,不能怪数学不好。(这个东西还有个专门名字,叫数学的完备性。)www.ddhw.com

当时所有数学家都是这样认为的,说了类似的话的估计也有不少,但是大家只记住Hilbert了。一个原因当然是因为Hilbert有名,他是当时最有名的数学家,但还有其他原因。Hilbert可不是说说就算了,他很认真地要证明这件事,他要把数学完全公理化:要把全部数学都建立在几条公理上,而且这些公理要满足1)相容性(这些公理之间没有矛盾);2)完备性(上面提到的);3)还有一条忘了叫什么性了,是说公理中没有多余的,每一条都不能从其他公理推出。

Hilbert首先做了几何的公理化,他引进了21条公理,整个2维与3维的几何都可以建立在这些公理之上。下一步就是整个数学的公理化了,但是作了很长时间也没做出来,后来来了一个20多岁的小子,叫Godel,给了Hilbert当头一闷棍。

Godel证明了他的不完备性定理:任一个包括所有自然数的公理系统一定是不完备的。他构造了一个命题,既不能被证明,也不能被推翻。我不知道当时Hilbert老先生是怎么想的,大概连上吊的心都有。www.ddhw.com

数学家们还没有放弃希望,他们说Godel的命题不过是一个逻辑游戏,真正有数学意义的命题还都是确定的,当然Godel的闷棍也还没有打完,他又向集合论中公认的最难的问题--连续统假设下手了。连续统假设是这样一个问题:全体整数的个数是a,全体实数的个数是c,集合论的创始人Cantor提出的连续统假设说,a与c之间没有其他数了。Hilbert把连续统假设列为他的第一问题,可见其分量。Godel这次作的事是构造了一个数学模型,在其中,连续统假设成立。这一来就麻烦了,我们现在知道了连续统假设不可能是错的,但是由于Godel的不完备定理,没人敢说它是对的,因为毕竟没有证明。

Godel搞的东西太过奇怪,最后终于把自己也绕进去了--他犯了精神病。当时Princeton数学系有两个著名的精神病,一个是Godel,另一个是John Nash。这两个人每天什么事都不做,整天游游逛逛,坐领工资。其实工资是家人领的,他们自己肯定不在乎。www.ddhw.com

因为Godel犯了精神病,给数学的确定性最后定上棺材板又要等几十年了。这时来了一个家伙叫Cohen。这个家伙也是绝顶聪明,他的本行不是集合论,而是调和分析。当时有一个人(弄不清楚到底是谁)说了一句话,他说Cohen不过有点小聪明,难题是绝对做不出来的。Cohen当然不服气,“你说什么题最难吧,”“连续统假设最难。”“好,就是连续统假设。”于是他就去做连续统假设,一下子还真让他给做出来了:他也构造了一个模型,在其中连续统假设不成立。这一下子,连续统假设真的成了一个Godel意义下的不可判定的问题,既不是对的也不是错的。

这一下子,数学家们可吓呆了,闹了半天,不是我们无能,是共军太狡猾了,问题根本就没有解,你让我们证明什么?等到数学家缓过劲来,就开始走向另一个极端了:凡是做不出来的题,就说这可能没有解。例如有些数学家就很认真地说Fermat大定理可能没有解。当然后来人家做出来了,就不能再说了。但是其他问题还是在说,甚至连Erdos也说角谷猜想(3n+1问题)可能没有解。

当然有很多问题真的就是没有解,甚至我们坛子上出现过的问题。(大家回忆一下,看看谁能想起来?如果都想不起来就看我下一篇文章。)

注:这些大多是多年以前学的,因为后来换了专业,很多都没学完,学完的也忘了很多。有不确切的地方,请大家指出。
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沙发
发表于 2007-1-11 19:00:35 | 只看该作者

师傅趣文,弟子恭顶! :)


  师傅趣文,弟子恭顶! :)




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板凳
发表于 2007-1-11 19:17:39 | 只看该作者

很棒的故事。顶顶[:-Q][:-Q][:-Q]


  很棒的故事。顶顶




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地板
发表于 2007-1-12 06:23:16 | 只看该作者

好文,鼓掌![:-Q][:-Q][@};-]


  好文,鼓掌!




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发表于 2007-1-12 13:13:42 | 只看该作者

回复:“数学中没有不可知!”


3)还有一条忘了叫什么性了,是说公理中没有多余的,每一条都不能从其他公理推出。www.ddhw.com
 
这一条叫独立性
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6#
 楼主| 发表于 2007-1-12 19:03:23 | 只看该作者

对了,是独立性,谢谢


  对了,是独立性,谢谢




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 楼主| 发表于 2007-1-12 19:04:42 | 只看该作者

科普文章,你看了会笑的


  科普文章,你看了会笑的




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