比如說兩點之間確定一條直線

三點確定一個平面等這一類公理

為什麼不需要證明


你提到的那些嚴格來說都是公設。公設的目的都是為了讓公設衍生出來的數學對象符合人的先驗的刻板印象;偶爾地,人類「感悟」到了這些數學對象背後更加深刻的結構,就會將公設「推廣」到一個新形式來展現更豐富的數學內容。但是從假定數學內容的極大豐富性出發的話,公設的具體定義在不同數學理論之間(或者說終極數學宇宙之內[1])的存在性應該是不變的[2]

公理/公理模式應具有以下特性才能認定有普遍必然性[3]

  • 確定性,完備性:被系統內接受的語句要麼是真命題要麼是假命題,任意系統內的真命題都在系統內被證明。

因為哥德爾第一不完備定理的限制因此[4]只有非常小的系統,如Preburger算術,才擁有此等辯護。最好的逼近此等特性的公理是Ω-猜想。

  • 一致性:系統內接受的語句不可能證明矛盾(隨意證明任意事物)。

因為哥德爾第二不完備定理的限制因此[4]只有非常小的系統,如Preburger算術,最小邏輯,次協調邏輯,才完全擁有此等辯護。

但任何公理或多或少都必須盡量在這個方面逼近,產生一個辯護(要不然誰敢使用這條公理呢?),在不涉及大基數的情況下,一般使用相對一致方法來逼近這個特性,涉及大基數的話則使用大基數的類-L擴張模型來逼近這個特性。

  • 內在性辯護:這個公理所產生的集合都是有窮構造性的或者超窮構造性的。

一個比較典型的反例就是選擇公理AC的任意強化或弱化,連續統假設的任意強化和弱化,當然特意編公理的話可以編很多出來。

  • 外在性辯護:這個公理可以展現更多的數學結構。即所謂的大就是好多就是美。

只要不是限定性公理都有這種特性,無非多或少。畢竟沒有公理做支持你什麼數學結構都不能見證。

參考

  1. ^柏拉圖主義綱領
  2. ^結構主義綱領
  3. ^加粗的比較受重視
  4. ^ab限定在人類可以理解的數學公理體系內,超圖靈機的世界當然有很多超越凡人物理學的理論實例但這和我們凡人有啥關係吶?


什麼是「直」線?什麼是「平」面?

過去人們認為,通過「直觀」,就可以知道什麼是「直」的。

譬如干木匠活,一根木方刨得直不直,平不平,可以拿眼瞅。這是因為,我們通常假定,光走直線,如果拿眼瞅過去,三個點重疊在一起,我們就認為這三個點在一條直線上。

可是,如果光不走直線的話,那麼你瞅啥?

那麼,到底什麼是「直」呢?

要給出一個數學上嚴格的定義,我們可以說,兩點間的最短距離就是直線距離。在黎曼幾何裡面,直線就是「短程線」。

所以,所謂的幾何公理,其實是定義。兩點間直線距離最短,是關於「直」的定義。過直線外一點只能做一條平行線,是關於歐氏幾何空間的定義。

丹皮爾《科學史——及其與哲學和宗教的關係》

......下一個重要人物是弗雷格,他在 1879 年發表了他的第一部著作,在 1884 年發表了他的「數」的定義;但是,儘管他的各種發現有劃時代的性質,直 到 1903 年我引起大家對他的注意時為止,他始終完全沒得到人的承認。值得注意的是,在弗雷格以前,大家所提出的一切數的定義都含有基本的邏輯錯 誤。照慣例總是把「數」和「多元」當成一回事。但是,「數」的具體實例 是一個特指的數,譬如說 3,而 3 的具體實例則是一個特指的三元組。三元 組是一個多元,但是一切三元組所成的類——弗雷格認為那就是 3 這個數本 身——是由一些多元組成的一個多元,而以 3 為其一實例的一般的數,則是 由一些多元組成的一些多元所組成的一個多元。由於把這個多元與一個已知 的三元組的簡單多元混淆起來,犯了這種基本的語法錯誤,結果弗雷格以前 的全部數的哲學成了連篇廢話,是最嚴格意義上的「廢話」。

由弗雷格的工作可以推斷,算術以及一般純數學無非是演繹邏輯的延 長。這證明瞭康德主張的算術命題是「綜合的」、包含著時間關係的理論是 錯誤的。懷特海和我合著的《數學原理》(Princi-pia Mathematica)中詳 細講述瞭如何從邏輯開展純數學。 ......以上所談的工作的一個結果是,剝奪了自從畢達哥拉斯和柏拉圖以來數 學一直佔據的崇高地位,並且打破了從數學得來的那種反對經驗主義的臆斷 根據。的確,數學知識不是靠由經驗進行歸納獲得的;我們相信 2 加 2 等於 4,其理由並不在於我們憑觀察極經常發現到兩件東西跟另外兩件東西合在一 起是四件東西。在這個意義上,數學知識依然不是經驗的知識。但也不是關於世界的先驗知識。其實,這種知識僅僅是詞句上的知識。「3」的意思是「2 +1」,「4」的意思是「3+1」。由此可見(固然證明起來很長)「4」和「2 +2」指一個意思。因而數學知識不再神祕。它和一碼有三呎這個「天經地義」 完全屬同樣的性質。 ——羅素《西方哲學史》


從人類自認為的理性中來。屬於三維的人類在觀察二維世界時有一種直觀的體驗,將這種體驗總結歸類後就成為公理或公設了。但隨著科學發展,已經證明這些公理只具有實用性而非真理。


說到究竟處,這些都是朗萬法之幽邃的唯明唯知的空性覺性起作用而發覺出來的吧。


下面全是個人思考,沒有嚴格的研究過。

首先:成為一條公理,並不必須具有普遍性和必然性(a)。只需要明確即可(b)

上面是個人的樸素的觀點,下面來解釋。

a:「過一點有多條直線與給定直線平行」,「過一點沒有直線與給定直線平行」,在樸素的觀點下,都是不必然的(甚至是錯的),但是他們都是公理(不同系統中的公理)。

b:1、「我說的所有的話都是錯的」可以是公理。2、「我喜歡所有漂亮的人」也可以,自洽但是不明確。

下次再寫普遍性和必然性的驗證,這個感覺有點難


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