讀維特根斯坦(數學和邏輯)
這一篇會有一些難度,我認為自己的這一個係列是寫給那些想了解語言哲學的人看的,盡量淺出。已經知道的人用不著看,我以為自己缺乏深入的本錢。
西方哲學和神學從來都和數學有密切的聯係,以後會進一步談到,在這一點上和中國哲學走的路似乎有所不同。這個裏麵有一個很重要的關聯,數學是一個很嚴密的東西,結論會有普遍性。比如說,芙蓉姐姐美不美,難得定論;而1+1=2,沒有人去懷疑。所以說,我們要想自己的語言嚴密而可靠,就得往數學那一邊靠。
當人們認識到邏輯比數學是一個更根本的東西時,自然就想語言也得要用邏輯來徹底的整一下,看看哪些東西是合乎邏輯的,我認為這是語言哲學的最重要的根源。所以說,想理解語言哲學不懂一些邏輯就是笑話了。
其實撇開這一點,了解弗雷格是怎麽樣從邏輯構造出數還是很有些意思的,知道那些最重要的思想是怎麽一回事,考察人的智力活動能夠到達一個什麽樣的高度,怎麽都會是很吸引人的。而且邏輯是不要什麽預備知識的,很多中國人在美國迅速轉行做了碼工就是證明,相對論就不行,沒有相當的預備知識,弄不懂那玩意。
關鍵就在於要把理念論徹底拋棄,沒有什麽本質,隻有按照一些性質來建立的集。無論什麽一元論,二元論都不對,那都是在假設有一個東西是本質。從這一點出發我以為讀懂本篇是會有相當的幫助,把觀念扭轉過來就好辦了。
下點功夫無疑能理解一些並不難的邏輯,原因是我做到了,除了我母親在某些時候以為我很有點聰明(我在文章中說過)以外,沒有人有類似的看法,比如太太就經常認為我是愚笨不堪。當然,任何母親都喜歡說這一類不能當真的話,你看我的孩子是多麽聰明,十個月就會說我要什麽,什麽,但是沒料到了三十歲,有些人還是隻會說這一句。
下麵來對付我認為是困難的一段。
我們首先來看一下所謂自然數係統,正整數和加法,乘法運算構成了一個係統,它概括了所有的正整數,不會出現說不清楚的東西,運算結果一定在這個係統係統以內,因為沒有減法,不會出現負數,更不會出現分數。
這是一個最基礎的東西,沒有了它,可以說整個數學都不大有可能。因為有理數,無理數都得要建立在它的基礎之上,它是整個數的基礎。
那麽第一步就是得想辦法把它構造出來。
我想有些人在這裏會有些驚奇,這會用得著構造嗎?1,2,3,4不是擺在哪裏嗎?我們不是從經驗中得到了嗎?
要討論數學和經驗的關係是一個基本不可能完成的課題,因為各人看法並不一致,在很多時候這裏的分歧就決定了哲學流派,並無定論。我隻講羅素的看法以及根據,希望你看完了以後,對你能夠有所啟發。
羅素認為數學是思想的產物,這一句話並不好理解,因為他是一個邏輯學家,說這種話是會很嚴格的。他沒有說數學僅僅是思想的產物,意思可能是盡管經驗可能對數學有幫助,談論與實際無關的數學沒有意義,但是,單憑經驗我們是不能得到數學的。
首先,自然界並不存在1,2,3,4,隻有二個人,三個蘋果等等等,數字是一種純粹抽象。有人到某個原始部落,發現那裏的人就不知道數字,你問某人有多少兄弟,得到的回答就是一堆名字,如果太多,或者那人不想麻煩,回答就是很多,根本不知道說有五個,或者七個(英語中的月,星期都是沒有幾的)。
下一個問題就更關鍵了,正整數是一個包含無限元素的集合,意味著不可能數出來,比如一個人數一生,或者從地球誕生時就開始數,也隻能數到某一個數字,後麵仍然有無窮多而數不完。所以說,靠數數不能得到全部正整數。
按照弗雷格的觀點,數不能是數出來的,而是用邏輯構造出(0,1,2,3,…)這樣一個正整數集。這個過程有點繞口,努力試一試吧。
首先定義什麽是數,那是一個集合,這個集合是集的集(開始繞口了)。二個蘋果看成一個集,二個人看成另一個集,我們以所有裏麵包含有一雙元素的集的共同點作一個新的集,這個集就是二。
也許有人會說,你不數怎麽知道是二,非常正確,我不能知道是二,但是,用一一對應我可以定義什麽是數。數是一個集,雖然我不能知道是幾,
數(n)《蘋果(n),人(n),……》,
數(n)這個集裏麵又有很多集,這些集的共同點就是包含的元素可以一一對應,這就是數的意思。下麵就可以把幾弄出來。
首先是0,一個不包括任何元素的集,比如人和非人的共同部分(A和非A的交集);
這個集肯定是唯一的,實際上我們就有了一;
數@《數(0)》,數@也是一個集,裏麵僅有有數(0)一個元素。
數(1)《數@,蘋果(1),人(1)……》,數@裏麵隻有一個空集數(0),它就與一個蘋果,一個人恰好一一對應。
這裏的關鍵是理解空集即是多,又是一,依賴於你怎麽樣來確定集,對數(0)來說,它是多,有好多個空集;對數@來說,它卻是一,唯一的空集。隻要這個彎子轉過來了,下麵照著這個思路繼續就可以了,
數@@《數(0),數(1)》,
數(2)《數@@,蘋果(2),人(2)……》。
就這樣我們不停定義數@@@,數@@@@,…..,
就能夠有了數(3),數(4)……,延伸到無窮,就形成了一個正整數係列。
換一種說法,弗雷格純粹用邏輯構造出一個集合序列,
《 》,《 》,《 》,《 》,……….
下麵我們給它們規定符號,開始的那個(不能說第一,因為我們還沒有1)是所謂0,就是A和非A交集;接下來的那個是所謂1(同樣也不能說第二),是一個集合,裏麵包含了能一一對應的那些那所有的集合;如此類推下去。
這就是0,1,2,3,…….,也就是自然數,它能滿足我們對自然數要求。有了這個序列,接下來我們才可以數數了,我們說三個人,三就是指的那一個能一一對應的集合。
在這裏純粹使用地是邏輯,根本沒有數,1,2,3….隻是一些符號。
也許有人會說,要怎麽複雜幹什麽,我小時候就是數的。我完全同意,我母親一樣是教我數數的,但是,你數到過多大的數?據說有人睡不著而數到過1000,我沒有做過,人數到一定的程度時就自然會明白怎麽數下去,這就純粹是邏輯在起作用,推理出來的。所以說,邏輯才是一個最根本的東西。
弗雷格的這個說法在很多數學教科書中都可以找到,在論及這一段數學史和哲學史的書中幾乎一定會有(提到是一定的,不然這本書在講什麽?),那麽其為什麽這麽重要?
就在於弗雷格說出了一個非常重要的道理,實際上正整數是邏輯構造出來的,我們的數數不過是在作一一對應,隻不過我們原來不知道。弗雷格第一次揭示了這個有些神秘的過程,這是完全可能是合理的。
從哲學方麵來看,與此類似,那些語言哲學家的功績就是把人們思想中隱秘著的邏輯分析出來,使我們清楚地知道什麽的真正的思考,什麽在我們思想中具有核心地位。從這個角度來看,他們的重要性不言而喻。也許他們理論並不完善(他們自己毫不諱言這一點,實際上從他們哲學和數學中可以得到:不可能有一個包括一切的完善係統,這一點是他們和傳統哲學家最重要的區別),但從開辟了一個新的視角來理解世界這一點上,他們必定是不朽的。
在哲學方麵,其重要性我已經講過了。那麽下一步必然要問:為什麽邏輯對數學那麽重要呢?
那是因為數學的基礎一直有一個大問題,二千多年無法回答實數是什麽,而這個問題不論在理論上,還是在應用中,都無法回避。
直觀地說,數學,數學,連數都弄不清楚,怎麽學呢,深一步說,現代的數學不談集合,根本就沒有可能。
應用中的問題更大。舉一個簡單的例子,計算機每一秒鍾都在進行大量的加法,因為要尋址。我們憑什麽相信加法的有效性,因為可能算出一個人們不知道的數,從來沒有數到過,經驗保證不了。
我來說一個數學史上非常出名的實例,但遺憾的是隻有學過經典力學的人才能真正理解。牛頓在發現力學三定律的同時弄出了微積分,這可不是偶然的,因為沒有微積分,他寫不出三定律來,那玩意必須得用微積分這種語言來表達,也才能理解。
而微積分必須建立在實數的連續性上,但是,實數的定義和連續性卻是康托爾在將近200年以後才給出。所以說,在康托爾之前,微積分的基礎存在著致命的漏洞。
我想有人會說,牛頓力學用得那麽好,這不就夠了,為什麽我們要費那個腦筋。但是這樣不行,過去用的好,不一定能證明將來也會不錯。比如說,在2到3這個區間裏有無窮多,不可數的實數,我們必須得知道這些實數是所謂連續的,不出現其它的玩意,不然微積分就會失效,牛頓力學也會跟著失效。由於那是無窮多,經驗和以前的成功都不能保證將來,如果發射了一個衛星,其狀態剛剛進入了一個以前從來不知道的間隙,那裏實數不連續,衛星就可能掉下來。
所以說羅素認為在弗雷格之前,人們以為數是給數出來的,根本不知道數的真實含義,這個問題不解決,數學就始終是一個懸著在的東西,缺乏基礎。
構成正整數和解決實數問題都是用的一個方法,集合論,實際上用的是邏輯。也就是說,如果邏輯這個東西靠得住,那麽實數就必須是連續的,衛星就不會掉下來;計算機的尋址也不會出錯(實際上除了學齡前兒童,沒有人用經驗直接來驗證加法的有效性)。而在以前,人們隻能說:如果實數是連續的,那麽衛星就不會掉下來。
我想大家都會同意這個基礎就是要紮實得多。
羅素說:
“我認為大學中有院係之分是必要的,但其結果是很不幸的。邏輯被人看做是哲學的一個分枝,而且曾為亞裏士多德所論述過,因此大家就認為這一個科目隻有熟悉希臘文的人才能討論。結果,數學隻被不懂邏輯的人所討論。自亞裏士多德和歐幾裏德時代到本世紀,這種分裂是有很大的損害的。”
我前麵所說的數學並不包括邏輯,原因就在於此。當然,現在大部分人說的數學都包括邏輯,離開了邏輯不好談數學,而我說的是曆史上邏輯和數學的關係,隻能分開談。
弗雷格是第一個領悟到邏輯對數學的極端重要,由此而來,二十世紀將數學和邏輯結合起來,對數學產生了極大的影響,不誇張地說,這個世紀幾乎所有的數學進展,都與這個結合有關。而且還產生了一個弗雷格,羅素都沒有想到的學科,計算機科學就是建立在數理邏輯的基礎之上。
計算機硬件的基礎是以愛因斯坦那一批物理學家完成的;軟件基礎就是弗雷格那一批數學家奠定的。二十世紀之交這個世界充滿了動蕩,戰爭衝突連續不斷,很難有人能預測到那些數學家,科學家,而不是政治家,軍事家,最終會改變整個世界。
弗雷格很難說是一個傳統意義上的哲學家,他的工作集中闡明數學的邏輯意義和語言的邏輯關係上麵,恐怕從來沒有要想過建立一個解釋世界的哲學體係,他隻是看到了邏輯對數學的無比重要,因此也想這樣來解釋語言(也許是反過來的,最大可能是同時的,我不知道),由此他對哲學產生了無比深遠的影響。
因為所謂的分析哲學,語言哲學說到底就是:如果嚴格地按照邏輯,關於這個世界我們能說一些什麽。
這是一個非常奇妙聯係,現在你可以對語言哲學,分析哲學加以藐視,但是有一個東西卻無法否認,那就是計算機科學不能沒有命題運算,類型論,如果沒有弗雷格,羅素,哥德爾,是不可能有圖靈的,那麽今天的計算機就不能存在。
所以說,如果你能看到這一篇文章,絕對不是因為在天上有一個理念的計算機,而是因為有建立在邏輯之上的集合論。