来源:bilibili 知名科普 up 主「王木头学科学」
作者:王木头
爱好科学和数学的人,或多或少都是听说过哥德尔不完备定理的。因为这一条定理,直接击碎了像希尔伯特这样的数学家的梦想。数学并不能像他们希望的那样,凡是可以用数学描述的问题都可以用数学方法去解决,数学体系不是完备的。
但是对于这个定理真正表达的意思,很多人可能只是望文生义。比如下面这句话,大家可以判断一下是否正确,以此来验证一下自己对哥德尔不完备定理的理解程度。
“因为哥德尔不完备定理,所以不论什么体系都是不完备的。”
这句话肯定不对。像是我们说话用的自然语言就不需要考虑是否完备的问题。想要讨论是否完备,一个体系至少应该是一个逻辑和数学体系才行,只有这样才能根据推理规则去看看是否会产生矛盾。
既然这样的话,怎样修改这句话呢?
“因为哥德尔不完备定理,所以不论什么数学体系都是不完备的。”
这句话同样不对。因为至少欧几里得的平面几何体系就是完备的。如果认真看过哥德尔不完备定理的描述的话,应该可以知道,只有当一个体系是蕴含了自然数的时候,这个体系才是哥德尔不完备的。
既然这样的话,我们把平面几何这个体系并上一个完整的自然数集,是不是这个合并后的体系就是不完备的了呢?
很可惜,答案依然是否定的。因为哥德尔不完备定理里面说的“蕴含自然数”,并不是包含了一个自然数集合就可以的,而是这个体系里面可以定义出一个自然数集合来才算数。
因为只有当一个体系可以定义出一个自然数,这个体系才会产生自我指涉的问题,进而产生矛盾。
为什么自然数会如此特殊呢?如果只是把自然数理解成最简单说数数,那是无法解决这个问题的。
下面这个视频里面会带领大家深入了解一下,数学家们眼中的自然数到底是个什么东西。然后大家就能理解,为什么经过数学计算之后,即便没有做过试验,没有亲自观测过,依然可以获得超越经验的知识。
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