我们为何能确信1+1=2?知识论的起点,竟是一场信仰的预设
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「疯子不是没有理性的人,疯子是只剩下理性的人。」——切斯特顿(G. K. Chesterton)

一加一是什么?

1+1是什么?也许没有比这更容易的数学题目了,但是若真要证明这一点,可能需要费些周章。许多看似显而易见的事,往往最难阐明。我们以为自己「当然知道」的事,往往也是最需要深思的事。

好吧,还是先试试容易一点的:1+1=2。你说:我有一个苹果,再拿一个苹果,不就有了两个苹果吗?证明完毕。

但是如果你有一个苹果,再拿一个橘子呢?你仍然只有一个苹果。你可能会说:「没错,但我原来只有一个水果,现在有两个水果了。」那么,如果你有一个苹果,再加上一份苹果派食谱呢?现在你到底有两个什么?

再比如,你有一滴水,再加一滴水,结果仍是一滴水;你若有一个无限大,再加上一个无限大,仍然只是无限大。可能你回说:「不跟你玩了!」

证明1+1=2

上世纪有两位数学家(同时也是哲学家、逻辑学家)——怀特海(Whitehead)和他的学生罗素(Russell),真的严谨地证明了1+1=2。他们的论文发表在《数学原理》一书中,整整花了三百多页篇幅。

为什么这么难?因为首先需要定义什么是「数字」:到底「1」是什么?「2」是什么?「加」与「等于」又是什么?没有这些严格的定义,就无法证明1+1=2。他们使用「集合论(Set Theory)」的方式来理解数目。例如:「1」定义为「仅包含『空集』的集合」,「2」则是「『仅包含空集的集合』与『空集』所构成的集合」。若读者觉得像绕口令,他们的证明的确就是由这类「口令」组成,长达三百多页。笔者学的是物理学,对「怀特海–罗素的证明」实在是消化不良。

然而,我们知道他们的结论是对的,因为我们本来就知道1+1=2。若他们得出相反的结果,我们就知道这套「口令」是错的。这正是知识论的难题:若不先知道一些真理,就无法判断我们寻找真理的方法是否正确。

数学不可思议的有效性

尤金维格纳(Eugene Wigner)是一位美籍匈牙利物理学家,曾在1963年获得诺贝尔物理奖,尤其是因为他对量子力学的数学基础的重大贡献。他在1960年发表了著名文章《数学在自然科学中的不可思议的有效性》,指出:数学这门人类创造的抽象学问,竟然能如此精准地描述自然界现象,实在令人难以理解。

英国物理学家狄拉克(Dirac)、1933年诺贝尔奖得主,曾说:「上帝是一位极高明的数学家,祂在构造宇宙时,运用了高深的数学。」他与爱因斯坦一样,认为一个方程式是否正确,往往可由它是否「美」来判断。这些科学家即使不信上帝,也明白宇宙并非随机偶然,而是在智慧中形成的。

其实,上帝岂止是一位高明的数学家?所有高明的数学家,都是祂所创造的。

数学的限制

伟大的德国数学家希尔伯特(Hilbert),被誉为「现代数学之父」,曾相信数学能证明一切逻辑真理。他关注数学是否「完全」、是否「自洽」、是否「可判定」。然而,1931 年哥德尔(Gödel)发表「不完备定理」,证明存在无限多的真实数学命题,却无法用数学方法证明,彻底打碎了希尔伯特的梦想。

希尔伯特墓碑上刻着:「我们必须知道,我们将会知道。」但事实是,有些事我们非常想知道,却注定不能知道,因为「我们不过是人」。拉丁谚语说:「我们现在不知道,将来也不会知道。」或许更为贴切。

心中真理的圣灵

我们之所以要用最严谨的数学来证明1+1=2,这并不是因为我们不知道1+1=2,而正是因为我们知道这是如此,但是我们对这「严谨」的数学推理方法是不是可靠,却没有完全的把握。用这推理的方式(学术与逻辑)我们可以证明我们知道是对的,给了我们更多的把握知道,若用这推理所得到的一些其他想象不到的结果也是可靠的。正是因为我们先知道了一些真理,我们才能分辨我们用的「学术」是否是对的。我们能先知道一些真理,正是因为上帝真理的灵在人心中引导着我们。

一加一等于二|黄小石