理髮師會給自己理髮嗎?第三次數學危機是什麼

2020-12-11 憨豆數學

理髮師悖論

今天和大家分享的小故事,主人公是一位理髮師。

很久很久以前,在一個小鎮上,只有一位理髮師。

他理髮有一個硬性規定「我只給不給自己理髮的人理髮」

故事講完了,那麼請你思考下這個理髮師會不會給自己理髮?

若是他不給自己理髮,那麼他就會給自己理髮

若是他給自己理髮,那麼他就不會給自己理髮

看到這大家,可能有些懵???

帶著這個問號,我們來了解下故事背景,到底是誰先說出這個故事,又是說給誰聽的。

數學家

時間來到二十世紀之初,整個科學界都籠罩在一片喜悅祥和的氣氛之中。

科學家們認為,數學的系統性和嚴密性已經完善,科學大廈已基本建成,再有什麼新發現,也只是在一些小數點後面加幾個數字而已。

然而好景不長,時隔不到兩年,科學界就發生了一件大事。

德國的著名邏輯學家弗雷格在他辛辛苦苦研究康託爾的集合論,而且整理成書,準備出版領取稿費之時,收到了羅素的一封來信,信上的內容正是我們一開始說的小故事

弗雷格

這時的弗雷格真的是完全崩潰,自己辛苦多年,在名垂千史的之際,才知道自己所做的事,一開始就存在這麼個錯誤。

但生活一樣要過,稿費還是要拿,最後他只能在自己著作的末尾寫道

一個科學家所碰到的最倒黴的事,莫過於是在他的工作即將完成時卻發現所幹的工作的基礎崩潰了。

羅素算是,發現有些人為了錢可以什麼都不要了,只能轉頭回去和康託爾說這個故事。

其實康託爾也已發現了自己的理論有這麼一點瑕疵,但是別人因為這一偉大理論,都在誇他這麼厲害。

想想看,誰能在這時候出來說,我錯了,我的理論基礎就沒正確,而放棄這一偉大成就呢。

康託爾

而羅素又不停的追問康託爾理髮師會給自己理髮嗎?康託爾又無法回答這一問題。

最終,數學家康託爾就這樣瘋掉了。

集合

那麼這集合理論究竟有什麼問題呢?

集合概念:數學中,把具有相同屬性的事物的全體稱為集合

集合特點:

確定性——每一個元素都是確定的

互異性——每兩個元素都是不同的

無序性——元素的排列是不分先後

舉些例子

集合A有三個元素a,b,c ,我們可以寫成A={a,b,c}

有一個集合B,B是所有偶數的集合,我們可以寫成B={x丨x是偶數}

不止是字母和數字,男人也可以構成一個集合,但是美女是不能構成集合的,因為美不美不能確定,每個人的說法不一樣,不滿足集合確定性的特點。

對於集合來說,我們還要知道另外一種重要關係——屬於或不屬於

拿集合B來說,2是偶數,所以2屬於B,記作2∈B

3是奇數,所以3不屬於B,記作 3B

羅素那封信想說的其實是,康託爾的集合論面臨著一個自相矛盾的問題。

羅素

現在定義一個新集合S ,其中S={x丨xS},那麼x∈S嗎?!

如果x∈S,那麼x不滿足定義,則xS

如果xS,那麼x就滿足定義,則x∈S

都是要面子的人,不太好明說,就借著個小故事來盡情表達。

ZF公理系統

以上內容為第三次數學危機,為了解決這次數學危機,數學家們都在想著法子,解決問題。

數學家策梅羅(Zermelo),提出了七條公理,建立了不會自相矛盾的集合論。

數學家弗芝克爾(Fraenkel-Conrat,Heinz)在此基礎上進行了改進,搭建起了無矛盾的集合論公理系統。

兩位數學家的成果,就是江湖少傳的ZF公理系統。

不過集合論的問題到目前為止仍未被完美解決,所以你回答不出最初的問題,也不要緊了。

但這並不影響集合論被人們稱為人類純智力活動的最高成就,同時,一門新學科《基礎數學》作為此次危機的產物走進了科學。

三次數學危機都在提示著我們,在面對危機的時候,不該認為這是「危機」,而是新的突破機會來了。

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  • 第三次數學危機是什麼?這次數學家都弄瘋了!——理髮師悖論
    我們之前講過第一次和第二次數學危機,今天我們來講第三次數學危機。第三次數學危機,首先要從一個數學加羅素開始伯特蘭·羅素1、羅素,他提出一個悖論,叫做理髮師悖論他說,假如有一個村子,村子裡有一個理髮師,這個理髮師,他在自己的店門口立了一塊牌子,說我給且僅給自己不刮鬍子的人刮鬍子。也就是說,如果你自己給自己刮鬍子,那我就不給你颳了。如果你要是不給自己刮鬍子,那你來我這,我就給你刮鬍子,不要錢我也給你刮。那麼羅素就問了,假如真的有這樣一個理髮師的話,他應不應該給自己刮鬍子呢?
  • 人類歷史上三次數學危機是如何破解的?第三次危機直到今天仍沒解決!
    在90後的小學印象中,語文和數學是並重的學科。前者是生活必備的語言,後者是邏輯基礎的工具。我們或許並不知道數的概念從什麼時候開始的。我們甚至不知道數學起源於文明的崛起還是人類意識中感性經驗自帶的邏輯基礎。結繩計數是考證最早人類有關數學工具的應用。這是一種多麼簡潔明了的數學表達形式。人類從一開始總是對自然世界抱有古樸的觀念。
  • 3分鐘了解數學史上的第三次數學危機
    在二十世紀以前,數學經歷了極大地兩次考驗。第一個是不可度量的發現,第二個就是微積分基礎的爭論。數學史上的第二次數學危機已經基本解決。嚴格的來說,微積分理論是以實數理論為基礎的,而嚴格的微積分理論又是以集合論為基礎的。即使集合論的相容性尚未證明,但很多人認為解決它這只是時間長短的問題。1900年在巴黎舉行的數學家大會上龐加萊這樣說道:今天我們可以宣稱,完全的嚴格性已經完全達到了!
  • 人類歷史上三次數學危機,第三次至今仍無完美解決方案!
    在90後的小學印象中,語文和數學是並重的學科。前者是生活必備的語言,後者是邏輯基礎的工具。我們或許並不知道數的概念從什麼時候開始的。我們甚至不知道數學起源於文明的崛起還是人類意識中感性經驗自帶的邏輯基礎。結繩計數是考證最早人類有關數學工具的應用。這是一種多麼簡潔明了的數學表達形式。人類從一開始總是對自然世界抱有古樸的觀念。
  • 數學史上的三次數學危機,你都知道嗎?
    當矛盾激化到涉及整個數學的基礎時,就會產生數學危機。而危機的解決,往往能給數學帶來新的內容、新的發展,甚至引起革命性的變革。數學的發展就經歷過三次關於基礎理論的危機。:塞爾維亞有一位理髮師,他只給所有不給自己理髮的人理髮,不給那些給自己理髮的人理髮。
  • 大危機大發展大邏輯,鳳凰涅槃般的數學發展的三次危機
    19世紀70年代初,威爾斯特拉斯、狄德金、康託等人獨立地建立了實數理論,而且在實數理論的基礎上,建立起極限論的基本定理,從而使數學分析建立在實數理論的嚴格基礎之上。第三次數學危機是人們對集合論的懷疑,起始於1897福爾蒂發現的集合論悖論,再到康託發現第二個悖論,直到羅素提出了「羅素悖論」,才將對集合論的質疑發展到了極致。
  • 數學史上的三次數學危機,你都知道嗎?
    而危機的解決,往往能給數學帶來新的內容、新的發展,甚至引起革命性的變革。數學的發展就經歷過三次關於基礎理論的危機。畢達哥拉斯學派(公元前500年)信奉數是萬物的本源,事物的性質是由某種數量關係決定的,萬物按照一定的數量比例而構成和諧的秩序;「一切數均可表成整數或整數之比"。後來,畢達哥拉斯證明了勾股定理,但同時發現「某些直角三角形的三邊比不能用整數來表達"。
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  • 第三次數學危機
    >第三次數學危機產生於十九世紀末和二十世紀初,當時正是數學空前興旺發達的時期。康託爾曾經證明過不存在最大的基數,羅素對此有些疑惑,認為以世界上所有的集合為元素構成的集合應該是最大的(因而具有最大基數),這樣他就發覺其中有些矛盾,開始的時候他也覺得這件事也許沒什麼大不了的,也許是在什麼地方繞住了,但是他左思右想仍無法繞過來,結果產生了著名的羅素悖論,引起了關於數學基礎的新的爭論,從而造成了數學史上更為嚴重的關於數學基礎的第三次危機。
  • 科學網—羅素悖論引發第三次數學危機
    在某個城市中有一位理髮師,他的廣告詞是這樣寫的:「本人的理髮技藝十分高超,譽滿全城。我將為本城所有不給自己刮臉的人刮臉,我也只給這些人刮臉。我對各位表示熱誠歡迎!」來找他刮臉的人絡繹不絕,自然都是那些不給自己刮臉的人。可是,有一天,這位理髮師從鏡子裡看見自己的鬍子長了,他本能地抓起了剃刀,你們看他能不能給他自己刮臉呢?如果他不給自己刮臉,他就屬於「不給自己刮臉的人」,他就要給自己刮臉,而如果他給自己刮臉呢?他又屬於「給自己刮臉的人」,他就不該給自己刮臉。不論哪一種情況,矛盾都是不可避免的。
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