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
- ^柏拉圖主義綱領
- ^結構主義綱領
- ^加粗的比較受重視
- ^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?