悖论与数学发展

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关于数学悖论

引言数学常被视为严格、和谐、精确的学科.但纵观数学发展史的，数学的发展从来不是完全直线式的，它的体系不是永远和谐的，常常出现悖论. “悖论”一词来自希腊语“para+dokein”，意思是“多想一想”. 这个词的意义比较丰富，是指在某一一定的理论体系的基础上，根据合理的推理原则推出了两个互相矛盾的结论.数学悖论在数学发展史中占据了重要的地位，可以这样说：数学也正是在不断消除悖论，解决矛盾中向前发展的，这体现了矛盾是事物发展的基本动力这一原理.这里，首先对数学悖论进行一个概述，然后介绍数学史中三个著名的悖论产生、消除及其对数学发展的历史意义.1 数学悖论的概述值得注意的是，我们所说的悖论与通常的诡辩或谬论的含义是不同的，诡辩或谬论不仅从公认的理论明显看出它的错误，而且一般地还可以运用已有的理论、逻辑论述其错误的原因；而悖论就与此不同了，悖论虽然感到它是不妥的，但是从它所在的理论体系中，却不能自圆其说.1.1 悖论的产生背景及定义悖论问题是一个古老而又常新的话题.“悖论”由来已久，它的起源可以追溯到古希腊和中国的先秦时代.但严格意义下的悖论是在19世纪末、20世纪初的数学家在研究数学基础过程中发现的.当集合论成为数学的基础之后，随着人类对无穷集合认识的不断深入，就产生了许多悖论.1897年意大利数学家不拉里——弗蒂在超穷序数理论中发现了第一悖论，接着，集合论的创始人康托尔于1899年在基数理论中又发现了另一个悖论，1902年罗素在集合论概括原则的基础上又引出著名的“罗素悖论”.1918年，罗素在此基础上又提出一种通俗形式的悖论，即“理发师悖论”.由于一连串悖论的出现，使得许多科学家、数学家忧心忡忡.那么，究竟什么是悖论呢？对此，当前流行的说法是：“悖论是一种导致逻辑矛盾的命题.这种命题，如果承认它是真的，那么它又是假的，如果承认它是假的，那么它又是真的.”又如“一个命题构成一个悖论，如果由它的真可以推出它的假，而由它的假又可以推出它的真.”诸如此类的定义法，有它合理的一面，又有不够全面的一面.这里认为，在研究悖论的准确定义时，以下几点必须加以明确：(1）任何悖论总是相对于一定的理论系统而言的.例如，罗素悖论和说谎者悖论，就是分别相对朴素集合论和真理性理论而言的；(2）悖论的最终表现总是体现为一定逻辑矛盾的揭示.这里所说的“逻辑矛盾”包括两种情况：一种是借助于语义学上的概念（真、假）而构成的，称为“语义学悖论”；另一种是借助于数学和逻辑符号得到的，称之为“逻辑-数学悖论”.例如：古代的说谎者悖论，现代集合论中的理查德悖论、格里林悖论等就属于第一类悖论；而康托尔悖论、罗素悖论就属于第二类悖论；(3）对于悖论，不能仅从字面上把它理解为“悖理”或“诡辩”.因为悖论与诡辩有含义上的不同.后者不仅从公认的理论明显看出是错误的，而且通过已有的理论逻辑可以论述其错误的原因，而前者虽感到其是不妥的，却不能阐明其错误的原因.我们认为，布拉里——弗蒂与希尔伯特关于悖论的陈述是精确的，如果某一理论的公理和推理规则看上去是合理的，但是这个理论中推出了两个互相矛盾的命题，或者证明了这样一个复合命题，它表现为两个矛盾命题的等价式，那么，我们就说这个理论包含一个悖论.数学悖论也叫“逆论”或“反论”，它包括一切与人的直觉和日常经验相矛盾的数学悖论.这些结论会让你无比的惊讶：他们有的看起来肯定是错了，但实际却是对的；有的看起来是对的，但实际是错的；还有的会让你陷入对也不是、错也不是的困境.数学悖论的出现，开始引起一些人们的好奇与思考，以后的逐步发展又动摇了某些数学基础，由于萌发了其内部的矛盾，进而引起人们的争辩.历史上人民对于数学危机的一次又一次解决或克服，往往给数学带来了新的内容，甚至引起革命性的变革.1.2研究数学悖论的意义数学科学历来视为严格、和谐、精确的典型学科，但是数学的发展从来不是直线式的，它的体系并不是永远和谐的，而常常出现悖论，特别是一些重要悖论的产生，自然引起人们对数学基础的怀疑以及对数学可靠信仰的动摇.数学史上的三次数学危机皆由数学产生悖论而引起.悖论虽然看似荒诞，但却在数学史上产生过重要影响，一些著名的悖论曾使那些著名数学家和逻辑学家为之震惊，并引发人们长期艰难而深入的思考.可以说是悖论的研究对促进数学科学的发展是立过汗马功劳的.悖论是一种思辨的方法，是研究问题的一种方式，也是历史上一种旧理论被新理论替代的前奏，数学少不了悖论，数学公理系统没有悖论就是不完备的，我们不是去容忍悖论，而是去消除悖论，在消除悖论的过程中提高认知水平.消除悖论的过程常常是完善、发展原有理论的过程.悖论是一个涉及数理科学、哲学、逻辑学、语义学等非常广泛的论题，对科学发展的意义不言而喻.从数学方面来看，悖论对数学发展的影响是深刻的、巨大的.因而研究悖论的定义、悖论产生背景、解决方案以及对数学发展是非常必要的.数学悖论是一种特殊的逻辑矛盾，它的形成与客观对象的复杂性、多样性，每一代人认识的有限性和局限性，以及人类的主观认识与客观现实的不一致性相关.在数学发展的过程中，人的认识是不断深化的.在不同的历史阶段，人的认识具有一定的片面性和相对性，就会出现“悖论”.因此，它的发生是必然的、不可避免的.数学悖论的发现改变了人们以往的思维方式，迫使人们重新构建理论，从而，在数学认识史中具有积极的意义.2 数学史上三个著名的悖论出现、消除及历史意义数学拥有“美”的内容，也存在着“丑”的东西，数学悖论就是一种“丑”的表现，追求数学美能促进数学发展，同样的，为了消除它的“丑”必然也能推动数学自身的发展，数学三次危机的克服对数学发展的推动作用，就是历史事实.数学发展是矛盾运动的结果.爱因斯坦指出：“提出问题比解决问题更重要.”问题就是矛盾，解决问题就是促使矛盾转化.数学探索与研究起源于数学问题，数学问题的源泉存在于自然科学、社会科学及数学自身的矛盾运动.数学问题一经提出，数学家一般要先经过各种尝试（如类比、归纳、演绎、分析、综合、试验等），经过长时期（甚至几代人）的不懈努力，最终目的促使数学问题得以解决，或说促使数学矛盾得以转化，从而创造出新的数学理论、新的数学成果及新的数学思想方法.数学的历史，就是不断解决数学矛盾又产生新的数学矛盾的过程.从哲学上看，数学是现实世界量的侧面在人们头脑中的反映，因为现实世界是充满着矛盾的，所以数学也必然充满了矛盾.正像恩格斯所指出的：不仅高等数学充满着矛盾，连初等数学也充满着矛盾.比如：正与负、直与曲、平行与相交、已知与未知、常量与变量、有限与无限、连续与不连续、精确与近似、必然与或然、加法与减法、乘法与除法、乘方与开方、微分与积分、几何变换与其逆变换、数学算子与逆算子、实在的与虚构理性的，等等.当然在整个数学发展过程中还有许多深刻的矛盾.例如：有穷与无穷、连续与离散，乃至存在与构造、逻辑与直观、具体对象与抽象对象、概念与计算，等等.他们可以说贯穿了整个数学发展史，而这些大大小小矛盾的产生，发展到激化，到解决，总是不断为数学产生新的概念、新的方法、新的理论，也可能产生新的概念、新的方法、新的理论，也可能产生新的危机.危机实际上是一种激化的、非解决不可的矛盾，而这些矛盾的消除、危机的解决，往往给数学带来新的内容、新的进展，甚至引起革命性的变革，这也反映出矛盾斗争是事物发展的历史动力的基本原理.纵观数学与数学文化的发展史，数学问题是数学中的一种疑难和矛盾，它的提出和解决是推动数学发展的重要力量.2.1“毕达哥拉斯悖论”与第一次数学危机的化解2.1.1“毕达哥拉斯悖论”与第一次数学危机的出现在古希腊毕达哥拉斯时期,数学思维尚处于刚刚形成有理数观念的早期阶段.由于数量概念源于测量,而测量得到的任何量在任何精确度的范围内都可以表示成有理数,所以,人们普遍相信一切量均可用有理数表示.这种认识反映到历史上第一个数学共同体——毕达哥拉斯学派的理论体系中,便凝练为可公度原理,即“一切量均可表示为整数与整数之比”.毕氏学派深信数的和谐与数是万物的本源,而宇宙间的一切现象都归纳为整数和整数比的信条.然而，毕达哥拉斯定理（勾股定理）却成了毕达哥拉斯学派数学信仰的“掘墓人”.毕达哥拉斯定理提出后，其学派中的一个成员希帕索斯考虑了一个问题：边长为1的正方形其对角线长度是多少呢？他发现这一长度既不能用整数，也不能用分数表示，而只能用一个新的数来表示.希帕索斯的发现的诞生.这却在当时的数学界掀起了一场巨大风暴.它直接动摇了毕达哥拉斯学派的数学信仰，使毕达哥拉斯学派为之大为恐慌.实际上，这一伟大发现不但对毕达哥拉斯学派是致命打击，对于当时所有古希腊人的观念也是一个极大的冲击.这一结论的悖论性表现在它与常识的冲突上：任何量，在任何精确度的范围内都可以表示成有理数.这不但在希腊当时是人们普遍接受的信仰，就是在今天，测量技术已经高度发展时，这个断言也毫无例外是正确的！可是为我们的经验所确信的，的存在而推翻了！这应该是多么违反常识，多么荒谬的事！它竟然把以前所知道的事情从根本上推翻了.更糟糕的是，面对这一“荒谬”人们竟然毫无办法.这在当时直接导致了人们认识上的危机，从而导致了西方数学史上一场大的风波，史称“第一次数学危机”.也就是著名的“毕达哥拉斯悖论”.2.1.2 第一次数学危机的解决第一次数学危机出现后，古希腊人陷入了“失乐园”的彷徨之中.为了摆脱危机，当时的学者作了种种努力.在这方面贡献最大的是柏拉图、欧多克索斯、欧几里得.在大约公元前370年，这个矛盾被希腊数学家欧多克索斯给出的两个比相等的新定义所解决，当然从理论上彻底克服这一危机还有待于实数理论的建立.欧几里得则在柏拉图、欧多克索斯、亚里士多德等人工作的基础上,总结了以前全部几何学知识，建立起第一个几何公理系统，并编写出《几何原本》一书.这无疑是数学思想上的一次巨大革命，古典逻辑与欧氏几何就是第一次数学危机的产物.第一次数学危机后承认除了整数和分数外还存在另外的数.由于对这种“怪数”的接受很不情愿，于是就给它起了一个难听的名字—无理数.不可通约量(即无理数)的发现引起人们思想上的困惑.甚至直到十九世纪，无理数也没有一个名正言顺的地位，但随着分析学的飞速发展，它(或整个实数理论)已不得不被人们摆在前台，到十九世纪下半叶，数学分析的进一步发展需要有逻辑严谨的实数理论作为其基础，于是两种实数理论几乎在同一时期产生了，这两种实数理论分别是由戴德金与康托尔建立的，它有一个共同点，即都是将实数定义为有理数的某些类型的“集合”.戴德金方法可以称为序完备化方法，康托尔方法可以称为度量完备化方法.这些方法在近现代数学中都已成为典型的构造方法，被后人不断推广发展成为数学理论中的有力工具.第一次数学危机也随之化解.这一危机的化解，使“数”真正具有了表达一切量的可能，不仅是无理数，还使数的概念不断扩大和发展.复数、四元数、超限数、理想数、非标准数等各种各样的数都被创造出来了.第一次数学危机持续了两千多年. 1872年,数学家戴德金通过他的“戴德金分割”从有理数扩展到实数，建立起无理数理论.十分有趣的是，在同一年，维尔斯特拉斯通过有界单调序列理论、康托尔通过有理数序列理论完成了同一目标：他们都从有理数出发定义出无理数，从而建立起了实数理论.实数的这三大派理论，从不同方面深刻揭示了无理数的本质.实数域的构造成功，使得2000多年来存在于算术与几何之间的鸿沟得以完全填平，无理数不再是“无理的数”了.直到此时，我们才可以说由毕达哥拉斯悖论引发的第一次数学危机圆满而彻底地解决了！2.1.3 “毕达哥拉斯悖论”的历史意义这次危机导致了数学史上第一个无理数的诞生，之后，许多数学家正式研究了无理数，直到19世纪下半叶，给出了无理数的严格定义，提出了一个含有有理数和无理数的新的数类——实数，并建立了完整的实数理论.无理数本质才被彻底搞清，无理数在数学中的合法地位才被真正确立，同时也为数学分析的发展奠定了基础.第一次数学危机还表明，几何学的某些真理与算术无关，几何量不能完全由整数及其比来表示.反之，数却可以由几何量表示出来.整数的尊崇地位受到挑战，古希腊的数学观点受到极大的冲击.于是，几何学开始在希腊数学中占有特殊地位.同时也反映出，直觉和经验不一定靠得住，而推理证明才是可靠的，证明的思想在希腊人的心中扎下了根.进一步，古希腊人发展了逻辑思想并加深了对数学抽象性、理想化等本质特征的认识，古典逻辑学应运而生.从此希腊人开始从“自明的”公理出发，经过演绎推理，并由此建立几何学体系.这是数学思想上的一次革命，是第一次数学危机的自然产物.第一次数学危机的影响是巨大的.首先，它推动了数学及相关学科的发展.例如，欧几里得几何就是在第一次数学危机中产生的.其次，虽然第一次数学危机在一定程度上引发了数学思想上的混乱，但数学并没有在危机面前停滞，反而在克服危机的过程中产生了逻辑学和公理几何学，极大地促进了几何学的发展,使几何学在此后两千年间几乎成为是全部严密数学的基础，这不得不说是数学思想史上的一次巨大革命.当然，这种将整个数学捆绑在几何上的狭隘做法，对数学的发展也产生了不利的影响.不可公度量的发现，使希腊人把几何看成了全部数学的基础，在数的研究过程中割裂了它们之间的密切关系.这样做的最大弊端是放弃了对无理数本身的研究，使算术和代数的发展受到很大的限制，从而导致了基本理论变的十分薄弱.这种畸形发展的局面在欧洲持续了2000多年.总而言之，第一次数学危机的结果是产生了无理数概念，并取得重大飞跃，使人们对实数有了完整的认识，同时，这也为后来欧几里得、阿基米德等人在数学上取得杰出成就，甚至牛顿、莱布尼兹创建微积分奠定了数的基础.2.2“贝克莱悖论”与第二次数学危机的化解2.2.1 “贝克莱悖论”与第二次数学危机的出现在希腊的后期，除了研究直线、折线的长度、直线形的面积外，还讨论过曲线的长度和曲线形的面积问题.经过中世纪和文艺复兴，直到十七、八世纪，人们发现下列问题需要处理：(1)知路程函数，求速度以及它的逆问题；(2)求——曲线的切线；(3)求——函数的极值.在研究上述问题过程中逐步产生了微积分.牛顿和莱布尼茨是微积分的创立者，他们把有关运动、切线、极值和求积等各种问题的解决统一成微积分方法，有计算微分的明确步骤，确立它是(不定)积分的逆运算，得到牛顿——莱布尼茨公式，这一新生而有力的数学方法，受到数学家们的欢迎，解决了大量过去无法解决的问题，同时，微积分基础的问题也越来越严重了.这就是如何解释“无穷小”的问题，牛顿给出瞬时速度的定义，又给出有效的计算方法：第一步，他用无穷小作分母进行除法运算；第二步，他又把无穷小看作零，以去掉那些包含着它的项，而得到所要的公式.这时的微积分只有方法，没有严密的理论作为基础，许多地方存在着漏洞，还不能自圆其说.例如，牛顿当时是这样求函数n y x =的导数的：()()()212()12nn n n n x x x n x x n n x x x --+∆=+⋅⋅∆+-⋅⋅∆+⋅⋅⋅+∆ 然后把函数的增量△y 除以自变量的增量△x ，得到：()()()()211212n n n n n n x x x y x x n n x x nx x x x x ----+∆-∆==⋅+-⋅⋅∆+⋅⋅⋅+∆+∆∆∆ 最后，扔掉其中所有含 x ∆的项，就得到函数n y x =的导数为1n nx - .“无穷小”在逻辑推理上是零与非零的矛盾，而牛顿却不能在逻辑上说清楚，他说：“量在其中消失的终极比，严格地说来，不是终极量的比，而且它与无限减小的这些量所趋近的极限之差虽然能比任意给出的差更小，但是在这些量无限缩小以前即不能超越也不能达到这个极限.”无论牛顿用数学语言，还是利用物理意义，他都没有说清楚无穷小量是什么.科学家们相信它，因为它使用起来十分有效，得出的结果总是对的，但是由于逻辑上的漏洞，遭到一些人指责，甚至嘲讽与攻击.如1695年，荷兰数学家纽汶蒂在其著作《无限小分析》中指责牛顿的流数术叙述“模糊不清”，莱布尼茨的高阶微分“缺乏根据”等.法国数学家罗尔（罗尔中值定理以他的名字命名）也对微积分表示怀疑.然而，对新生的微积分攻击得最厉害的是爱尔兰主教贝克莱，他的观点是“存在即被感知”，认为一切事物不过是人的感知的综合，他的哲学目的是论证上帝的存在.贝克莱在1734 年写了题为《分析学家》，副标题“致不信神的数学家”一书，该书对微积分大肆攻击：“既不是有限量，也不是无穷小，但又不是无”、“是消失了的量的鬼魂”.尽管一些数学家对贝克莱的攻击进行反驳，但没有在逻辑上说清楚无穷小量引起的数学逻辑基础的混乱.贝克莱是出于恐惧当时自然科学发展所造成对宗教信仰的威胁，也是由于当时的微积分理论缺乏牢固基础，所以当时的微积分遭到攻击和非难在所难免. 历史上，人们就把微积分自诞生以来数学界出现的混乱情形叫做“第二次数学危机”，也把贝克莱的攻击称为“贝克莱悖论”.2.2.2 第二次数学危机的解决贝克莱悖论的提出与第二次数学危机的出现，使微积分基础问题引起了更大的重视.十七、十八世纪，数学家们不顾贝克莱们的挑剔和攻击，受微积分有大用的鼓舞，继续在不牢固的基础上建筑微积分的大厦.在英国，数学家马克劳林对贝克莱悖论做出最重要的回应.虽然马克劳林巨大的努力回答了贝克莱的质疑，但十八世纪的大多数数学家对他这种用几何方法严格论证微积分的工作并不欣赏.后来欧拉、达朗贝尔、拉格朗日等为微积分的基础严密化做了重大贡献，但是微积分逻辑基础在十八世纪结束的时候仍然是一个悬而未决的问题.十九世纪初，许多迫切的问题基本上得到解决，一种追求严密性的风尚开始在数学界蔓延开来.一些数学家开始沿着正确的途径建立微积分的严格基础.例如波尔查诺、阿贝尔、柯西、魏尔斯特拉斯等，波尔查诺给出了连续性的正确定义；阿贝尔指出要严格限制滥用级数展开及求和；柯西抓住极限的概念，指出无穷小量和无穷大量都不是固定的量，而是变量，无穷小量是以零为极限的变量，并且定义了导数和积分；狄利克雷给出了函数的现代定义.在这些工作的基础上，魏尔斯特拉斯消除了其中不确切的地方，完成了一套被认为是天衣无缝的()N ξξσ--语言，严格刻画了极限的定义.人们放弃了无穷小，而以一个无限过程刻画的极限理论统一了导数和积分概念.由于这个理论用不着“无穷小”，一切都按程序操作,“无穷小”引起的混乱被消除了.十九世纪八十年代初，魏尔斯特拉斯、戴德金、康托尔等人独立地建立了实数理论，而且在实数理论的基础上，建立起极限理论的基本定理，这样，数学分析中微积分的理论基础——严格的极限理论建立起来了，微积分的发展从此进入了一个新的阶段.原有的悖论在新的体系下可以圆满地予以清除，第一次数学危机和第二次数学危机几乎同时在十九世纪消除.第二次数学危机的消除，与第一次数学危机的消除，两者实际上是密不分的.为解决微积分问题，必须建立严密的无理数定义以及完整的实数理论.有了实数理论，加上柯西和维尔斯特拉斯的极限理论，这样，第一、二次数学危机就相继消除.2.2.3 “贝克莱悖论”的历史意义“贝克莱数学上的悖论”源于他的哲学上的悖论认知.比如,他的著名观点“存在就是被感知”,就包含了存在、感知、观念、精神以及上帝.这里就潜藏着悖论因子:如果从上帝开始,那么,那是《创世纪》的方向,一切以经文为准,即“信仰之道”；相反,如从观念开始,就成了逆式的“哲学之路”了.这样他就混淆了这两条路:论证的路一再被信仰打破；而论证的困境一次又一次地因信仰而解决.事实上,贝克莱的思想处处充满逻辑悖论.对于他的“物质”观念化,我们就有理由追问:他的上帝似乎在虚无中创世,而创造的也是虚无.尽管作为抽象概念的物质并不存在,但在感知的另一头,是否会有某些不可名状的东西?但如果没有被动的观念,哪来主动的精神?既然没有物质实体,精神实体又在何处?如果没有精神实体,无限精神又当如何?最后的归宿就是:没有上帝,他的哲学注定漂无定所,假设有上帝,哲学又将变得可疑；如果哲学的虚拟性贯穿始终,则上帝将止于空洞的说词.可见,他的矛盾式的、悖论式的哲学思想就为微积分的缺口的批判——无穷小悖论做了伏笔.虽然从贝克莱本人的目的来看,他试图通过对微积分的批判,曲解数学而为神学辩护.但从客观上看,微积分的理论体系还是具有高度的精确性(虽然不十分严谨)和广泛的应用性.贝克莱悖论的出现只是从一个更高层次上对新生的微积分理论体系所提出的更高的要求,这样迫使数学家认真对待这一悖论：柯西用极。

悖论及其对数学发展的影响

悖论及其对数学发展的影响【开场白：一个传说】一个讼师招收徒弟时约定，徒弟学成后第一场官司如果打赢，则交给师傅一两银子，如果打输，就可以不交银子。

后来，弟子满师后却无所事事，迟迟不参与打官司。

老讼师得不到银子，非常生气，告到县衙里，和这位弟子打官司。

这位弟子却不慌不忙地说：“这场官司如果我打赢了当然不给您银子，如果打输了按照约定也不交给您银子，反正我横竖不交银子。

”一句话把老讼师给气死了。

类似的：1)我正在说谎？！！2)鸡与鸡蛋何为先？一、悖论的定义“悖论”（英语：Paradox，俄语：Πарадокс）的字面意思是荒谬的理论，然而其内涵远没有这么简单，它是在一定理论系统前提下的看起来没有问题的矛盾。

关于悖论，目前并没有非常权威性1的定义，以下的解释，在一定程度上是合理的。

通常认为，一个论断，如果不论是肯定还是否定它，都会导出一个与原始判断相反的结论，而要推翻它却又很难给出正当的根据时，这种论断称为悖论；或者，如果一个命题及其否定命题均可以用逻辑上等效的推理加以证明，而其推导又无法明确提出错误时，这种自相矛盾的命题叫做悖论。

这种“定义”，比单纯从字面理解有所细化，也比较容易理解，但仍不够准确。

下述说法是A.A.富兰克尔给出的：如果某种理论的公理及其推理规则看上去是合理的，但在这个理论中却推出了两个互相矛盾的命题，或者证明了这样一个复合命题，它表现为两个矛盾命题的等价式，我们称这个理论包含了一个悖论。

这里强调了悖论是依赖于一定的理论体系的，但是，只是说，某个理论体系包含了悖论，而没有言明什么是悖论。

悖论不同于通常的诡辩或谬论。

诡辩、谬论可以通过已有的理论、逻辑论述其错误的原因，是与现有理论相悖的；而悖论虽感其不妥，但从它所在的理论体系中，不能阐明其错误的原因，是与现有理论相容的。

悖论是（在当时）解释不了的矛盾。

悖论蕴涵真理，但常被人们描绘为倒置的真理；悖论富有魅力，既让您乐在其中，又使您焦躁不安，欲罢不能；数学历史中出现的悖论，为数学的发展提供了契机。

芝诺悖论对数学界的影响

芝诺悖论对数学界的影响芝诺悖论是古希腊哲学家芝诺提出的一个著名悖论，其内容涉及到了数学、逻辑和哲学等多个领域。

芝诺悖论提出了一种看似合乎逻辑却又不合乎常理的论述，其对数学界产生了深远的影响。

本文将探讨芝诺悖论对数学界的影响，并结合具体案例进行阐述，以便更好地理解其影响。

首先，芝诺悖论对数学界的影响主要体现在逻辑和数学基础的挑战上。

芝诺悖论提出了一种悖论性的思维方式，挑战着人们对事物的直觉理解和逻辑推理。

在数学领域中，逻辑推理是十分重要的，因为数学是一门精密的科学，需要通过严密的逻辑推理来推导出结论。

然而，芝诺悖论却给了人们一个思考的角度，即常理并不总是正确的，有时悖论的思维方式也是值得思考的。

这种挑战对数学家而言是一种激励，使人们不仅仅满足于表面的逻辑推理，而是需要更深入地思考每一个问题。

其次，芝诺悖论对数学界的影响还表现在数学研究方法的改变上。

在数学领域中，传统的数学研究方法主要是通过严格的逻辑推理和数学证明来解决问题。

然而，芝诺悖论却给了人们一个启示，即有些问题可能是悖论的，可能无法通过传统的逻辑推理来解决。

这就促使数学家们开辟了新的研究方向，例如非欧几何、拓扑学等领域的发展，这些领域都是通过对传统逻辑的挑战，形成了独特的研究方法和思维方式。

再次，芝诺悖论对数学教育的影响也是显著的。

在数学教育中，常常会用到芝诺悖论这个经典的悖论来引导学生思考和讨论。

通过芝诺悖论，学生可以了解到逻辑推理的局限性，因此能够更加开阔地看待数学问题，并且培养学生的批判性思维和解决问题的能力。

同时，在教学中引入芝诺悖论也可以激发学生对数学的兴趣，使他们对数学有更深层次的理解和探索。

在实际的数学研究和应用中，芝诺悖论也经常被引用。

比如，拓扑学中的莫比乌斯带就是一个经典的案例。

莫比乌斯带是一个表面只有一个面和一个边的特殊几何体，它在数学和实际生活中都有重要的应用。

这个悖论启发了数学家对不同维度的空间进行研究，拓展了数学领域的研究范围。

研究悖论的意义

一种论断看起来好像肯定错了，但实际上却是对待；一种论断看起来好像肯定是对的，但实际上却错了；一系列推理看起来好像无懈可击，可是却导致逻辑上自相矛，就推出它假；若肯定它假，就推出其真。人们通常将悖论分为两种：逻辑悖论和语义悖论。逻辑悖论又称集合论悖论，以罗素悖论为典型。语义悖论以说谎者悖论为典型，它们总是涉及真、假、命名等语义学概念。
什么是悖论？笼统地说，是指这样的推理过程：它看上去是合理的，但结果却得出了矛盾。悖论在很多情况下表现为能得出不符合排中律的矛盾命题：由它的真，可以推出它为假；由它的假，则可以推出它为真。由于严格性被公认为是数学的一个主要特点，因此如果数学中出现悖论会造成对数学可靠性的怀疑。如果这一悖论涉及面十分广泛的话，这种冲击波会更为强烈，由此导致的怀疑还会引发人们认识上的普遍危机感。在这种情况下，悖论往往会直接导致“数学危机”的产生。按照西方习惯的说法，在数学发展史上迄今为止出现了三次这样的数学危机。鵜
数学科学历来被视为是严格、和谐、精确的典型学科，但数学的发展从来不是直线式的，它的体系并不是永远和谐的，而常常出现悖论，特别是一些重要悖论的产生，自然引起人们对数学基础的怀疑以及对数学可靠性信仰的动摇。数学史上的三次危机皆由数学产生悖论而引起。悖论虽然看似荒诞，但却在数学史上产生过重要影响，一些著名的悖论曾使高明的数学家和逻辑学家为之震惊，并引发人们长期艰难而深入的思考。可以说悖论的研究对促进数学科学的发展是立过汗马功劳的。
悖论是一种思辨的方法，是研究问题的一种方式，也是历史上一种旧理论被新理论代替的前奏，数学少不了悖论，数学公理系统没有悖论就不是完备的，我们不是去容忍悖论，而是去消解悖论，在消解悖论的过程中提高认知水平。消除悖论的过程常常是完善，发展原有的理论的过程。
悖论是一个涉及数理科学、哲学、逻辑学、语义学等非常广泛的论题，对科学发展的意义不言而喻。从数学方面来看，悖论对数学发展的影响是深刻的、巨大的。因而研究悖论的定义、悖论的产生背景、解决方案以及对数学发展的影响也就是非常必要的。

数学悖论与数学发展

数学悖论与数学发展悖论是强烈违反我们直觉的问题。

尽管从古希腊起至今，悖论一直给人们带来很大乐趣，可是最伟大的数学家都总是极严肃地对待它。

在发展现代逻辑学和集合论等数学史上一些巨大进展正是努力解决经典悖论的直接结果。

一、毕达哥拉斯悖论与第一次数学危机1．第一次数学危机的内容公元前六世纪，在古希腊学术界占统治地位的毕达哥拉斯学派，他们认为万物皆数，而数只有两种，就是正整数和可通约的数。

然而不久毕达哥拉斯学派的一个学生希伯斯学习勾股定理时，提出了一个问题：假设正方形边长为 1，并设其对角线长为 d，依勾股定理应有 d2＝12＋12＝2，即 d2＝12＋12＝2，那么 d是多少呢？希伯斯花了很多时间来寻找这两个整数之比，结果没找到，反而找到了两数不可通约性的证明。

这一发现历史上称为毕达哥拉斯悖论。

2．第一次数学危机的影响第一次数学危机的影响是巨大的，它极大的推动了数学及其相关学科的发展。

首先，第一次数学危机让人们第一次认识到了无理数的存在，无理数从此诞生了，之后，许多数学家正式研究了无理数，给出了无理数的严格定义，提出了一个新的数类——实数，并建立了完整的实数理论，为数学分析的发展奠定了基础。

其次，第一次数学危机表明，直觉和经验不一定靠得住，推理证明才是可靠的，从此希腊人开始重视演绎推理，并由此建立了几何公理体系。

欧氏几何就是人们为了消除矛盾，解除危机，在此时应运而生的。

第一次数学危机极大地促进了几何学的发展，使几何学在此后两千年间成为几乎是全部严密数学的基础，这不能不说是数学思想史上的一次巨大革命。

二、贝克莱悖论与第二次数学危机1．第二次数学危机的内容公元 17世纪，牛顿和莱布尼兹创立了微积分，微积分能提示和解释许多自然现象，它在自然科学的理论研究和实际应用中的重要作用引起人们高度的重视。

然而，因为微积分才刚刚建立，这时的微积分只有方法，没有严密的理论作为基础，许多地方存在漏洞，还不能自圆其说。

对于牛顿对求导过程的论述，哲学家贝克莱发现了其中的问题，他一针见血的指出，在同一问题的讨论中，将所谓的无穷小量有时作为 0，有时又异于 0的做法，不得不让人怀疑。

从数学史上的三大悖论看悖论的驱动功能

从数学史上的三大悖论看悖论的驱动功能作者：邹世龙来源：《中学课程辅导·教师通讯》2018年第02期一切事物都是在矛盾中生存、矛盾中发展的，数学的发展也离不开这样的规律；数学史上三大悖论对数学发展的驱动也印证了这一点。

一、毕达哥拉斯悖论1. 毕达哥拉斯悖论不管度量单位取得多么小，都不可能成为正方形的边与对角线的共同度量单位。

也就是说，正方形的边和对角线不可公度；这与毕达哥拉斯学派关于任何两条线段都可公度的理论构成了一个悖论。

2. 受毕达哥拉斯悖论驱动的数学成果（1）发现了无理数，催生了相关的数学方法。

产生了一个新的数类——实数；更重要的是，人们在证明无理数存在和探索无理数性质的过程中得到了多种重要的数学方法。

如，辗转相截的方法、反证法、分析法、欧几里得奇偶数证法等等。

（2）形成了以逻辑演义为代表的一系列数学思想。

毕达哥拉斯悖论使人们认识到，直觉、经验乃至实验都不一定靠得住，推理证明才是可靠的，从此希腊人开始重视演绎推理，并加深了对数学抽象性、理想化等本质特征的认识。

如柏拉图强调要把数学奠基于逻辑之上。

亚里士多德的经典著作《工具论》把逻辑规律典范化、系统化，阐述了逻辑学理论，创立了古典逻辑学。

（3）催生欧几里得《几何原本》。

欧几里得在前人准备的“木石砖瓦”材料的基础上，天才般地按照逻辑系统把几何命题整理起来，建成一座几何大厦，完成了数学史上的光辉著作《几何原本》。

《几何原本》的产生离不开亚里士多德的逻辑思想，而亚里士多德的逻辑思想源自柏拉图推理论证的思想，柏拉图推理论证的思想则是在毕达哥拉斯悖论的驱动下产生的。

二、贝克莱悖论1.贝克莱悖论贝克莱分析了牛顿求xn的流数的方法。

在这一方法中，为了求xn的流数，牛顿假设在相同的时间内，x通过流动变化为x+0，同时xn变化为（x+0）n……，在得到增量0与增量n0xn-1+n2-n202xn-2+…之比等于1和nxn-1+n（n-1）2xn-20+…之比后，牛顿令增量等于0，得到最后的比等于1：nxn-1.贝克莱指出这个推理中先取一个非零的增量0并用它计算，然而在最终却又让0“消失”，即令增量为零得出结果，这里关于0的假设前后矛盾，是“分明的诡辩”。

数学悖论及其对数学发展的影响

数学悖论及其对数学发展的影响摘要：数学悖论，曾经引起了数学界的无数争端，它使得数学前进的脚步一次次陷入迷途。

然而，每一次数学悖论的解决、澄清，又会对数学前进的脚步加快，产生许多新的思想、新的学科，它又使得数学飞翔，毕答哥拉斯悖论的解决，使得数学向公理化、演绎化的方向发展。

贝克莱悖论引起的第二次数学危机的解决以及微积分的发现，使人们的眼睛从有限走向无限，微积分在这一时期的到了完善。

罗素悖论引起的第三次数学危机，又使人们对集合论的基础产生了怀疑，逻辑主义、直觉主义和形式主义之间激烈的争论，最终，哥德尔25岁时的发现又使得数学走向了新的纪元。

1毕答哥拉斯悖论与第一次数学危机1.1毕答哥拉斯悖论毕答哥拉斯悖论，又称希帕索斯悖论。

大约公元前580年到公元前500年左右，产生在撒摩斯岛的著名哲学家、数学家、天文学家、音乐家、教育家毕答哥拉斯（与我国孔子，印度释迦牟尼基本同时）。

这位伟大的天才创办了以其名字命名的学派——毕答哥拉斯学派，这个学派当时对数学做了大量的研究并且有突出的贡献。

毕答哥拉斯及其学派把“万物皆数”作为基本信念。

也就是说，在他们眼里，一切事物和现象可以归结为整数与整数的比，这就是所谓的“数的和谐”。

而他们相信宇宙的本质就是这种“数的和谐”，在这种情况下，他们对几何量做了大量的研究。

换句话说，有理数可以充满整个数轴。

他们通过实验的方式证实了，任何两条线段都是可通约的。

着一命题显然是正确的。

于是，我们可以明白，当毕答哥拉斯学派提出“任何两个量都是可通约的”时，古希腊人是如何坦然地接受这一似乎是无可怀疑的结论，怀疑可作为共同公度量的第三条线段的存在，似乎是十分荒谬的，不是吗？答案竟是：就不是！毕答哥拉斯的一个学生希帕索斯，他发现的###就是人类历史上诞生的第一个无理数，不可通约量或无理数的发现，是毕答哥拉斯学派的最重大的贡献。

1.2第一次数学危机的解决1.2.1欧多克索斯的解决方案毕答哥拉斯悖论，曾使希腊数学的发展陷入迷途、陷入困境。

数学史上的三次危机及其解决

论数学史上的三次数学危机学号：100521026 姓名：付东群摘要：数学发展从来不是完全直线，而是常常出现悖论。

历史上一连串的数学悖论动摇了人们对数学的可靠性的信仰，数学史上曾经发生了三次数学危机。

数学悖论的产生和危机的出现，不单给数学带来麻烦和失望，更重要的是给数学的发展带来新的生机和希望，促进了数学的繁荣。

危机的产生、解决，又产生的无穷反复过程，不断推动着数学的发展，这个过程也是数学思想获得重要发展的过程。

关键词：数学危机；无理数；微积分；集合论；悖论；引言：数学史不仅仅是单纯的数学成就的编年记录。

数学的发展决不是一帆风顺，在更多的情况下是充满犹豫、徘徊，要经历艰难曲折，甚至面临危机。

数学史也是数学家们克服困难和战胜的斗争记录。

无理数的发现，微积分和非欧集合的创立，乃至费马定理的证明......这样的例子在数学史上不胜枚举，他们可以帮助人们了解数学创造的完美过程。

对这种创造的过程的了解则可以使我们从前人的探索与奋斗中西区教益，获得鼓舞和增强信心。

第一次数学危机（无理数的产生）第一次危机发生在公元前580～568年之间的古希腊，数学家毕达哥拉斯建立了毕达哥拉斯学派。

这个学派集宗教、科学和哲学于一体，该学派人数固定，知识保密，所有发明创造都归于学派领袖。

(一)、危机的起源毕达哥拉斯学派认为“万物皆数”，这个数就是整数，他们确定数学的目的是企图通过数的奥秘来探索宇宙的永恒真理，并且认为宇宙间的一切现象都能归结为整数或整数之比。

后来这个学派发现了毕达哥拉斯学定理（勾股定理），他们认为这是一件很了不起的事，然而了不起的事后面还有更了不起的事。

毕达哥拉斯学派的希帕索斯从毕达哥拉斯定理出发，发现边长为1的正方形对角线不能用整数来表示，这就产生了这个无理数。

这无疑对“万物皆数”产生了巨大的冲击，由此引发了第一次数学危机【1】。

（二）、危机的解决由无理数引发的第一次数学危机对古希腊的数学观点产生了极大的冲击。

数学悖论

罗素的“悖论”英国现代数理学家、哲学家罗素，是数学中逻辑主义学派的代表人物。

1903年他提出了著名的“悖论”，导致了“集合论”理论的发展。

所谓悖论，是从一些貌似正确的或看来可接受的约定出发，经过简明正确的推理，却得到自相矛盾的结论。

例如，对一个命题，如果假定它为真，经过无懈可击的推理，却推出它为假；但假定它为假，又能推出它为真。

这样的命题就是一个悖论。

下面是罗素提出的一个命题：某理发师规定：他只给那些自己不给自己刮脸的人刮脸。

这个理发师该不该给自己刮脸呢？很显然，如果这个理发师给自己刮脸，那么按规定他就不该给自己刮脸；同时，如果他不给自己刮脸，那么按规定他又应该给自己刮脸。

多尴尬的理发师！这样自相矛盾的命题就是悖论。

聪明的读者，请你分析下面的一句话：安第斯山人迪皮克说：“所有安第斯山人说的话都是谎话。

”你能推出这句话中的悖论吗6参考答案：如果这句是真话，由于迪皮克是安第斯山人，他也是说谎者，因此这句话是谎话。

如果这句话是谎话，那么安第斯山人不都是说谎者，可是他的话说明是在说谎，因此是句真话。

摘要：本文主要通过数学史上的三次危机的产生与消除，针对它们的本质浅谈自己的认识，实际导致这三次危机原因在与人的认识。

第一次数学危机是人们对万物皆数的误解，随着无理数的发现，把第一次数学危机度过了。

第二次数学危机是人们对无穷小的误解，微积分的出现产生了一种新的方法，即分析方法，分析方法是算和证的结合。

是通过无穷趋近而确定某一结果。

罗素悖论的发现，给数学界以极大的震动，导致了数学史上的第三次危机。

为了探求其根源和解决难题的途径，在数学界逻辑界进行了不懈的探讨，提出了一系列解决方案，并在不知不觉中大大推动了数学和逻辑学的发展。

关键词：危机；万物皆数；无穷小；分析方法；集合一、前言数学常常被人们认为是自然科学中发展得最完善的一门学科，但在数学的发展史中，却经历了三次危机，人们为了使数学向前发展，从而引入一些新的东西使问题化解，在第一次危机中导致无理数的产生；第二次危机发生在十七世纪微积分诞生后，无穷小量的刻画问题，最后是柯西解决了这个问题；第三次危机发生在19世纪末，罗素悖论的产生引起数学界的轩然大波，最后是将集合论建立在一组公理之上，以回避悖论来缓解数学危机。

悖论及其意义

悖论及其意义----6c50d6c2-715e-11ec-bf83-7cb59b590d7d一、悖论的举例及其注释为了理解悖论的特点和意义，我们不妨从例子开始。

由于悖论的起源和发展几乎与科学史同步，所以悖论已经历了几千年漫长的发展和演变过程，因而种类繁多，无法一一列举，下面仅举几个典型例子。

1.说谎者悖论公元前六世纪，克里特人构造了这样一个语句，一个克里特人说：“所有克里特人说的每一句话都是谎话，”试问这句话是真是假？这里给出这句活是真是假的逻辑论证：假设它是真的，即所有克里特人说的每一句话都是谎话，由于这句话正是克里特人所说，故根据此话的论断可推出这句话是假的。

由此可见，由这句话的真可推出它是假的。

显然，这是一个逻辑矛盾。

产生矛盾的原因是，命题的论断中包含了前提。

反之，假设这句话是假的，也就是说并非每一个克里特人的每一句话都是假话，从而既不能导致逻辑矛盾，也推不出它的真。

这种悖论的特点是，它的真理可以推导出它的谬误，相反，它的谬误不能推导出它的真理。

通过稍微修改这个悖论，我们可以构建一个强化的说谎者悖论：“我说这句话的时候是在撒谎。

”。

这句话是对的还是错的？下面是这句话真假的逻辑证明。

假设这句话是真的，即肯定了这句话的论断，但由此话的论断推出这句话是假。

反之，假设这句话是假，则应否定这句话的论断，即肯定其反面，从而又推出这句话是真。

产生上述矛盾的原因是，由于语言结构层次的混乱，具体来说，这是一个固定词的句子，而固定词本身就是固定词，或者固定词与固定词混合在一起。

2.康托悖论这一悖论是康托在1899年发现的，现将其描述如下。

设集合m是所有集合的集合，试问集合m的基数m与集合m的幂集的基数p(m)，哪个大。

=======一方面，根据康托定理，任何集合a的基数a都小于其幂集P（a），即=a另一方面，由p(m)是m的幂集，可知集p(m)中的任一个元素x，即x∈p(m)都是m的子集，所以x必是一个集合。

彭罗斯悖论

彭罗斯悖论摘要：1.彭罗斯悖论的定义2.彭罗斯悖论的起源和发展3.彭罗斯悖论的数学表述4.彭罗斯悖论的哲学意义5.彭罗斯悖论在现代科学中的应用正文：彭罗斯悖论是一个涉及自指和无穷的著名数学问题，由英国数学家罗杰·彭罗斯于1964年提出。

这个问题挑战了我们对数学和现实的认知，引发了广泛的讨论和争议。

彭罗斯悖论的起源可以追溯到古希腊时期的芝诺悖论，尤其是阿基里斯与乌龟的悖论。

这些悖论提出了关于无穷、速度和运动的有趣问题，但并没有给出严格的数学证明。

彭罗斯悖论则将这一思想推进到更高的维度，通过数学方法来研究自指和无穷的问题。

彭罗斯悖论的数学表述如下：假设平面上的一个区域A可以被分为两个部分，其中一个部分B在A内部，另一个部分C在A外部。

那么，我们可以构造一个新的区域D，使得D包含在A内部，并且D与B的边界相等。

进一步地，我们可以构造一个新的区域E，使得E包含在D内部，并且E与C的边界相等。

这样，我们得到了一个无穷嵌套的区域序列：A包含B，B包含D，D 包含E，E包含F，以此类推。

然而，根据集合论的原理，一个集合不能包含自己，因此这个区域序列是不可能实现的。

彭罗斯悖论的哲学意义在于它揭示了自指和无穷问题在数学中的悖论性质。

这个问题表明，当我们试图用数学方法描述现实世界中的无穷和自指现象时，数学本身可能会产生矛盾。

这使得我们重新审视数学和现实之间的关系，思考数学是否是现实世界的准确描述。

在现代科学中，彭罗斯悖论在许多领域都有应用，如计算机科学、物理学和宇宙学。

在计算机科学中，彭罗斯悖论被用来研究程序的自我复制和递归问题。

在物理学中，彭罗斯悖论与黑洞熵和宇宙学常数等问题有关。

在宇宙学中，彭罗斯悖论启示我们思考宇宙的起源和结构，以及它们与数学之间的关系。

数学文化9-悖论及其意义

深圳大学综合选修课程——《数学欣赏》
格：我有三个
问题，请你对每个问题只用 “Yes”或“No” 回答，不必多做解释。姑：嗯。
格：第一个问题是：你愿意如实地
回答我的下面两个问题吗？姑：“Yes !” 格：很好，我的第二个问题是，如
果我的第三个问题是‘你愿意和我一道吃晚饭吗’，那么，你对这后两个问题的答案是不是一致的呢？
原理之中还存在着不完善、不准确之处，有待
于数学家们进一步探讨和解决。数学就正是在这不断发现和解决矛盾的过程中发展起来的。
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让她无法说 NO
的约会
一次，美国滑稽大师马丁.格登纳根据哈佛大学著名数学教授贝克先生告诉他的办法，成功地邀请了一位年轻姑娘一起吃晚饭。
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第九讲悖论与三次数学危机
在数学史上，有三次数学危机，每一次都使数学陷
入尴尬的境地，或说是危机的境地。而每一次危机都是由数学悖论引起的。
悖论, 就是“自相矛盾的论述”,是一种说不明道不清的“荒谬”理论。悖论的通常形式是:“如果承认某命题正确,就会推出它是错误的;如果认为它不正确,就会推出它是正确的。”从而得出不符合排除律的矛盾命题。即由它的真,可以推出它的假;由它的假,则可推出它的真。由于严格性被公认为是数学的一个主要特点,因此如果数学中出现悖论,就会造成对数学可靠性的怀疑。因而引发人们认识上的危机。因此,在这种情况下,悖论往往会直接导致“数学危机”的产生。
但是，悖论并非无稽之谈,它在荒诞中蕴含着哲理, 给人以启迪。沿着它所指引的推理思路,可以使你走上一条貌似正确,在开始时觉得顺理成章,而后又使您在不知不觉中陷入自相矛盾的泥潭,但经过破译,将会使您感到回味无穷,并从中启迪思维,提高能力,给您以奇异的美感。

数学文化之数学悖论

数学文化之数学悖论摘要：本文主要研究数学文化之数学悖论，从数学悖论的内涵、在数学发展史中的影响、与创新思维的联系等多方面进行分析，并探讨、实现数学文化-数学悖论的生活化。

关键词：数学悖论；数学文化；数学危机；创新思维中图分类号：G642.0文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）49-0093-02收稿日期：2016-07-27基金项目：本文为延边大学通识教育核心课程教研项目。

年限：2015.09-2018.08.作者简介：王昭辉（1995-），女，黑龙江省富锦市，学生，研究方向是数学教育；南华（1972-），女，吉林省图们市，博士，副教授，研究方向是应用泛函分析。

一、概念的界定悖论（paradox ，或者antinomy ）意为自相矛盾的论点、矛盾，源于哲学与逻辑学。

指看似无懈可击但逻辑上却导出相互矛盾结果的命题或理论体系[2]。

中国古代关于“自相矛盾”的故事可以说是对悖论的一种最通俗的诠释。

数学悖论作为一种悖论，是逻辑矛盾的数学结论，指的是在数学领域无法解释的认知矛盾。

其包含的内容较为广泛，其中包括自相矛盾的论述；对既已认同的事实或真理的误解和反驳；形似正确的错误命题和形似错误的正确命题等等。

数学悖论有这样一些特征。

首先，数学悖论不是超乎客观事实的凭空捏造，是人类对于客观事物的认识。

其次，数学悖论体现了思维的独创性、跳跃性，是一种独特创新的思维活动。

再次，数学悖论的产生常常反映人类思维从不完备或者对立范畴向统一相容的过渡。

这种矛盾冲突往往可以凭借新的数学规范得到解决。

数学悖论的主要形式有3种：①佯谬；②似是而非的理论；③一系列的推理看上去似乎无懈可击，但最终导致逻辑上的自相矛盾。

事实上悖论蕴含着真理，当人们突破逻辑局限，把悖论解释清楚时，便会获得认识上的一种飞跃，也因此使得数学文化中的悖论显示出巨大魅力。

二、数学悖论与数学的发展数学的发展总是伴随着矛盾的冲突与解决，当矛盾达到顶峰乃至于撼动数学基础时，就会呈现危机。

罗素的数学成就

罗素的数学成就
Bertrand Russell（伯特兰·罗素）是20世纪著名的数学家、哲学家和逻辑学家，他为数学领域做出了重要的贡献。

以下是一些罗素在数学方面的成就：
1.罗素悖论：罗素悖论是他在数理逻辑领域的突出成就之一。

他在对集合论的研究中，发现了集合自身的悖论，即罗素
悖论。

这个悖论揭示了集合论的自指问题，对于后来的数
学基础理论的发展产生了深远的影响。

2.建立数理逻辑系统：罗素是数理逻辑系统的重要奠基人之
一。

他通过对逻辑思维的形式化和符号化，提出了一套完
善的命题逻辑和谓词逻辑的体系，为后来的逻辑学和计算
机科学的发展打下了坚实的基础。

3.Principia Mathematica：与同事Alfred North Whitehead 合
作，罗素创作了《数学原理》（Principia Mathematica），这
是一部宏伟的数学基础理论著作。

该著作试图通过逻辑演
绎的方法，从最基础的数理原理出发，建立数学的一系列
推理和证明，目的是验证数学的一致性和完备性。

4.类型论：为了避免集合论中的悖论问题，罗素发展了类型
论的概念。

他认为不同层次或类型的对象应该遵循不同的
规则和限制，以确保逻辑推理的一致性和可靠性。

类型论
为逻辑的基础提供了一个新的框架，在逻辑学和计算机科
学中有着广泛的应用。

除了上述成就，罗素还对数理哲学、数学哲学和数学教育做出了重要贡献。

他对数学和逻辑学的思考和研究，影响和推动了20世纪的数学发展，对于现代数学和逻辑学的形成和进步具有巨大的影响力。

浅析罗素悖论对数学发展的影响

浅析罗素悖论对数学发展的影响标题浅析罗素悖论对数学发展的影响作者冉秋波关键词罗素悖论产生背景逻辑分析认识论的意义方法论的意义指导老师杨红专业数学与应用数学正文1引言数学的发展史同人类社会发展史一样总是充满着矛盾．当矛盾激化到涉及到危及数学的基础时就会产生数学危机．伴随着矛盾的解决也就引发了数学的变革．推动着数学的发展数学也就会增添新的内容和活力．历史上数学曾有三次大的危机．而悖论在数学发展史中占据着非常重要的位置．悖论按弗兰克尔A．A．Fraenkel与巴希勒尔y．Bar-Hillel的说法如果某一理论的公理和推论原则上看上去是合理的但在这个理论中却推出了两个相互矛盾的命题或者证明了这样一个复合命题他表现为两个互相矛盾的命题的等价式那么我们就说这个理论包含了一个悖论．关于悖论的起源．可以追溯到古希腊和我国的先秦哲学时代而悖论对数学的影响却是上世纪的时．特别是上世纪初出现的集合论中著名的罗素悖论．强烈的震撼了数学大厦由此展开了一场长达三十年的数学基础的大论战从推动了数学基础研究数学哲学研究的发展．本文首先介绍罗素悖论的产生背景及其逻辑分析进而简单的介绍了由其导致的三大数学哲学流派关于数学基础的论点著名的歌德尔定理最后试图阐明罗素悖论的认识论和方法论的意义．2简介罗素悖论产生背景及其逻辑分析21罗素悖论的产生和数学第三次危机．十九世纪末到二十世纪初数学发展进入了一个激烈的变革时期．历史上人们多次统一数学的企图均未成功．十九世纪七十年代德国数学家康托尔G．Cantor1845-1918创立无穷集合论为统一数学的尝试提供了新的基础．在十九世纪行将结束之际．数学分析基础注入严密性和精确化因集合论的应用而得以成功柯西建立了严格的极限理论魏尔斯特拉斯引进了语言戴德金康托尔等又将实数理论严密化．分析有了可靠的基础和完整的体系．整个数学界呈现空前繁荣的景象．因而1900年在巴黎召开的国际数学家大会上法国大数学庞卡莱H．Poincare1854-1921宣称今天我们可以宣称完全的严格性已经达到了1902年也就是巴黎大会才两年后罗素悖论出现了它极大的震动了整个数学界逻辑界和西方哲学界只需把罗素悖论的陈述改用逻辑术语替代集合论术语并以逻辑中定义的性质来代替集合论中定义的集合性质．则罗素悖论就可以在最基本的逻辑概念的形式中得出．由此表明罗素悖论不仅触及到数学基础理论而且也触及到逻辑推理的论证他涉及到一向被认为极为严谨的二门学科-数学和逻辑．因而罗素悖论引起西方著名的数学家逻辑学家和哲学家极大的震惊．罗素悖论的发现宣告了数学基础出现了第三次危机围绕这场危机展开的关于数学基础的激烈争论使数学基础的研究中产生了第三大主要学派逻辑主义自觉主义和形式主义．这一点将在后面做详细介绍．22罗素悖论及其逻辑分析我们将罗素悖论表述如下设是这样一个集合它是由所有那些不属于自身的集合所组成．即A∣A A由于自身也是一个集合故可以考虑是否属于自身的问题由排中律必然有∈或但如果∈则由的定义可得知不属于自身即有此自相矛盾．而如果由于不属于自身那么由的定义又可知属于即有∈这由自相矛盾．由此可知矛盾不可避免．这就是著名的罗素悖论．罗素悖论是作为被包含在古典集合论里的一个悖论不仅很快发他可划归为最基本的逻辑概念形式而且进一步发现能用日常语言来表达它的基本原则．罗素本人就在1919年将其改为著名的理发师悖论．将A岛上所有有刮胡子习惯的人分为两类一类自己为自己刮胡子一类则自己不为自己刮胡子．该岛上有一个刮胡子习惯的理发师给自己约定给而且只给岛上那些自己不为自己刮胡子的人刮胡子．人们现在问这个理发师属于那一类如果他属于自己为自己刮胡子的人那一类则按他自己的约定他不有关给自己刮胡子因此他是个自己不为自己刮胡子的人．又如他属于自己不给自己刮胡子的人一类那按他本人的约定他又必须为自己刮胡子．那他又是自己为自己刮胡子的人．两种说法均导出矛盾．此即为所谓理发师悖论．3罗素悖论的意义1902年罗素悖论的提出引发了数学发展史上最为深刻的数学基础的哲学论战．这场涉及数学根本问题并持续三十年之久的论战虽然由于歌德尔不完备性定理的发现而冷淡下来然而这一历史过程却留给人们很重要的深刻的启发．所以将从认识论方法论的角度对罗素悖论的产生的深远意义作一阐述．31从认识的角度看com使人们认识到产生悖论的根本原因是人的认识与客观实际及认识世界发方法与客观规律的矛盾这种直接和间接的矛盾集中在某一点上的表现就是悖论．数学已经广泛的影响着人类的生活和思想是形成现代文化的主要力量数学的发展史同人类社会发展史一样总是充满着危机的当矛盾激化到危及到数学基础时就会产生数学危机罗素悖论以及解决罗素悖论的歌德尔的不完备性定理所揭示的矛盾在于自己不能包含自己．com时间和空间是无限的这就决定了人的认识也是无限的．但是由于人的认识在各个历史阶段中的局限性和相对性．故在人类认识的各个历史阶段的形成的各个理论体系中均有产生悖论的可能性．在解决罗素悖论的过程中数学哲学形成三大流派鼎立的局面即逻辑主义直觉主义证明主义．三者的共性是认为解决悖论需要某种化归主义的努力来为数学找到可靠的支柱以奠定永恒的牢固的基础．．．．．虽然三派各执一端都以最终的避免悖论为目标．．．．．但是是由于没有进一步探讨三者共同的源泉即整个数学大厦的基础究竟建立在什么样的背景之下歌德尔的不完备定理的出现才结束了这一场长达约三十年的辩论歌德尔的不完备定理指出形式数论系统不完全性的证明不可能在形式系统中实现即．形式算术系统是不完备的他的一致性也不可以用有限方法加以证明．．．．．．不仅是数学的全部甚至是任何一个有意义的分之也不能用一个公理系统概括起来因为任何这样的公理系统都是不完备的．歌德尔的定理指出任何一个数学分支都做不到完全的公理推演而且没有一个数学分支能保证自己没有内部矛盾．歌德尔的两条定理迫使人们对宇宙和数学地位的认识作出了根本性的改变．数学不在是精确论证的顶峰不再是真理的化身数学有他自己的局限性．因此在绝对意义下去寻求产生悖论的终极原因及创造解决悖论的终极方法都是在理论上都是不符合原则的．不仅对于逻辑数学是这样对于以数学作为重要研究工具的自然科学也是这样．同样的随着人类认识客观世界的深化也具备排除悖论的可能性和现实性．由于人类认识世界的深化过程是没有终结的悖论的产生与排除也是没有终结的．从而也使人们认识到任何事物都只存在着相对性．而不存在绝对的真理．32方法论的意义com对罗素悖论的研究推动了数学哲学的深入和发展这促使人们开始更深层的对数学的本体论认识论方法论及数学真理性及其他数学哲学问题的思考．罗素悖论的出现迫使数学家对集合论的严格化．数学中的概念的构成方式以及数学的论证方法重新进行逻辑上哲学上的思考．于是在本世纪之初便产生了一个新的数学领域数学基础形成了对数学基础研究的三大哲学流派最早出现的罗素和怀特海A．N．Whitehead 1861-1913为代表的的逻辑主义继之而起的是以布劳威尔为代表的直觉主义最后兴起的是以希尔伯特为代表的形式主义．他们各自从自己的哲学观点出发解读悖论引起的数学危机从概念的准确性提法的严密性以及推理的合理性等方面加以审查同时对数学的本质数学对象的存在性．数学的真理性以及与数学有关的逻辑问题----对数学是什么这样一个问题进行哲学的思索尽管由于被错误的哲学思考所支配追求所谓完全的严格的数学基础而宣告失败然而现代数学发展史已表明三大流派关于数学基础的辩论对二十世纪数学的发展有着不同程度的推进作用．罗素等人提出的一些逻辑方法为形成新的数学分支数理逻辑奠定了基础．comehead合作试图用逻辑将全部数学推出来经过十年奋战写成了三大卷的《数学原理》principia mathematica 1910-1913这部著作对数理逻辑的发展有着深远的影响．他们所定型的逻辑及其理论至今仍是数理逻辑的主要课题．而符号逻辑的公理化揭示了数学与逻辑之间的关系对当今计算机的研制和人工智能的研究具有巨大的现实意义．布劳威尔强调数学直觉坚持数学对象必须可以构造被视为直觉主义的创始人和代表人物．他com罗素与J-H庞加莱关于数学的逻辑基础的论战极为关注这反映在他的博士论文《论数学基础》1907之中．这时他常反对罗素和D．希尔伯特的观点但又不同意庞加莱关于数学存在性的看法．1912年他被任命为阿姆斯特丹大学教授同年被选为荷兰皇家科学院院士．从此他完全转向数学基础的研究．他强调数学直觉反对GFP康托尔关于实无穷的讨论坚持数学对象必须可以构造并否定排中律的绝对正确性建立构造主义的数学体系包括可构造连续统集合论的构造基础构造的测度论构造的函数论等．直觉主义为推进构造数学的发展作出了重要贡献今天构造数学已成为数学学科的一个重要方向并与计算机科学有着密切联系．1904年希尔伯特着手研究数学基础问题经过多年酝酿于二十年代初提出了如何论证数论集合论或数学分析一致性的方案．他建议从若干形式公理出发将数学形式化为符号语言系统并从不假定实无穷的有穷观点出发建立相应的逻辑系统．然后再研究这个形式语言系统的逻辑性质从而创立了元数学和证明论．希尔伯特的目的是试图对某一形式语言系统的无矛盾性给出绝对的证明以便克服悖论所引起的危机一劳永逸地消除对数学基础以及数学推理方法可靠性的怀疑．然而1930年年青的奥地利数理逻辑学家哥德尔KGdel1906～1978获得了否定的结果证明了希尔伯特方案是不可能实现的．但正如哥德尔所说希尔伯特有关数学基础的方案仍不失其重要性并继续引起人们的高度兴趣．形式主义的方法论对数学的发展影响是很大的希尔伯特的形式主义计划虽然没有可能全部实现但他创立的元数学已经成为一个重要的数学分支．希尔伯特的著作有《希尔伯特全集》三卷其中包括他的著名的《数论报告》《几何基础》《线性积分方程一般理论基础》等与其他合著有《数学物理方法》《理论逻辑基础》《直观几何学》《数学基础》．com悖论的研究推动了数学的发展．为了克服悖论人们试图把集合论公理化用公理对集合加以限制．第一个常用的公理com策com等提出的ZF系统．这个系统中只有一个非逻辑二元关系符号∈非逻辑公理有外延公理空集公理无序对公理并集公理幂集公理无穷公理分离公理模式替换公理模式正则公理．如果加上选择公理就构成ZFC系统．数理逻辑此外证明论和模型论的形成和发展的切近原因近代数学中的类型论多值逻辑公理化集合论的几个重要系统都直接来自悖论的研究被二十世纪数学巨匠．冯．诺伊曼J．Won．Neumonn1903--1957誉为在现代逻辑中的成就是非凡的不朽的他的不朽甚至超过了纪念碑它是一个里程碑在可以望见的未来中永存的纪念碑的歌德尔不完备性定理其直观背景和证明思想也直接来自悖论的分析．1931年奥地利数学家歌德尔K．Godel1906--1978在《数学物理学刊》上发表了一篇题为论《数学原理》和有关系统中的形式不可判命题的论文歌德尔定理具有深刻的数学和哲学意义歌德尔的论文指出了公理化过程的局限性这是人们所始料未及的．他的论文主要影响有四个方面首先它摧毁了数学的所有重要领域能被完全公理化这一强烈的信念再者它扑灭了沿着希尔伯特曾设想的路线证明数学的内部相容性的全部希望．以及它使得人们不得不必须重。

数学悖论与三次数学危机

数学悖论与三次数学危机数学，作为一门精确的科学，自古以来一直受到人们的推崇和喜爱。

然而，数学也并非完美无缺，它也存在着一些悖论和危机，这些问题挑战着人们对数学的认知和理解。

本文将探讨数学悖论与三次数学危机，并着重讨论数学领域中的挑战和问题。

一、数学悖论1. 贝塞尔悖论：贝塞尔曲线在数学和科学领域中广泛应用，它是一种描述曲线形状的数学工具。

然而，贝塞尔悖论指出，贝塞尔曲线的某些性质与直觉相悖。

例如，当贝塞尔曲线被细分为越来越多的段落时，曲线并不会平滑地收敛到给定的目标形状。

这一悖论引发了对曲线近似和计算的许多挑战。

2. 伯克霍夫悖论：伯克霍夫悖论涉及到在无限次迭代的情况下，计算某些概率的困难性。

例如，如果我们有一枚硬币，每次抛掷，正面朝上的概率为1/2。

那么，如果我们连续无限次抛掷硬币，正面朝上的次数相对于总次数的比例又是多少呢？直觉上，这个比例应该是1/2，但根据伯克霍夫悖论，这个比例实际上是一个不确定的值。

3. 瑕疵统计：瑕疵统计是指在无限时间和空间中的某些分布，存在着某些奇怪的性质。

例如，考虑一个线段，我们可以通过在中间随机选择一个点，然后将剩余部分一分为二。

重复此过程，我们将得到一系列长度不断减小的线段。

然而，根据瑕疵统计，最终我们会得到一个长度为零的线段。

这种现象挑战着我们对无穷的理解。

二、三次数学危机1. 黑洞信息悖论：黑洞是宇宙中最神秘而又引人入胜的天体之一。

然而，根据黑洞信息悖论，当物质进入黑洞时，所有关于该物质的信息都将永久性地丢失。

这一结果与量子力学的基本原理相矛盾，其中信息是不可破坏的。

黑洞信息悖论挑战了我们对信息保存和宇宙进化的理解。

2. 艾伦-克拉曼恩悖论：在数学中，一个凯莱集合是指具有类似于实数线的长度，但没有定义的集合。

这种存在令人惊讶，因为对于实数而言，我们可以精确地描述和测量其长度。

然而，艾伦-克拉曼恩悖论指出，某些特殊的凯莱集合存在于一个叫做超计算的理论计算机中。

自然辩证法论文-数学悖论促进数学的发展

自然辩证法课程论文数学悖论促进数学的发展XX XXXXXXXXXXXX华中科技大学2010-11-18摘要发现悖论、悖论的解决能促进科学的发展。

数学中的悖论对数学的影响是巨大的，由数学中的悖论直接导致了三次数学危机，以及悖论解决后数学的跨越式发展。

“芝诺悖论”的解决使人们认识到了无理数的存在，“微积分悖论”的解决使得微积分理论获得了坚定的理论基础。

关键词：数学悖论数学的发展“芝诺悖论”“微积分悖论”数学悖论促进数学的发展悖论被大哲学家康德称为“人类理智最奇特的现象”。

悖论是什么？从广义上，凡似是而非或似非而是的论点都叫做悖论。

狭义的悖论是由以下三点定义的：一，悖论是相对于一定的背景知识而言的；二，推导过程合乎逻辑；三，推导后可得到两个相互矛盾命题的等价式。

对于悖论，不能仅从字面上把它理解为“悖理”，简单的斥之为“荒谬”。

因为一个一个理论之所以被认为包含悖论，不是由于它明显的暴露了错误，而是在于看起来它没有问题的，然而却在其中包含了悖论。

悖论的实质是客观事物的辩证性同主观思维的形而上学性以及方法的形式化特性之间矛盾的一种集中反映。

悖论分为两类，第一类：有关前提中包含有直接错误的悖论;第二类：前提中并不包含悖论，或看上去没有问题的悖论。

对于第一类悖论，其积极意义是不言而喻的，通过被悖论引出的逻辑矛盾，有助于揭露推理前提中隐含的错误，检查推理过程中的漏洞，这对于增强思维的严谨性，推动人们的认识的不断发展，无疑是有利的。

对于第二类悖论，其对科学发展的意义就更大了。

悖论对数学发展的影响是深刻的的、巨大的。

“芝诺悖论”引发的第一次数学危机，其促进了数学的严谨性，并促使公理化方法逐步成为希腊数学发展的途径。

2悖论，使得人们把眼光从有理数开拓到了无理数，有力的促进了数学的发展。

“微积分悖论”，即无穷小悖论引发了第二次数学危机，危机的克服、悖论的消除，使得微积分理论获得坚实的理论基础，并且导致了集合论的产生。

康托悖论，即最大基数悖论，该悖论的分析解决，形成了今天大家所熟知的ZF系统。

毕达哥拉斯悖论与数学史上的第一次数学危机

毕达哥拉斯悖论与数学史上的第一次数学危机公元前六世纪，在古希腊学术界占统治地位的毕达哥拉斯学派，其思想在当时被认为是绝对权威的真理，毕达哥拉斯学派认为宇宙的本质就是数的和谐，倡导一种“唯数论”的哲学观点，认为“万物皆数（有理数）”，而数只有两种，就是正整数和可通约的数（即分数，两个整数的比），除此之外不再有别的数。

然而不久毕达哥拉斯学派的一个学生希伯索斯（Hippasus）很快便发现了这个论断的问题。

他发现边长相等的正方形其对角线长并不能用整数或整数之比来表示。

假设正方形边长为1，并设其对角线长为d，依勾股定理应有d2=12+12=2，即d2=2，那么d是多少呢？显然根据“万物皆数（有理数）”的哲学，d不是整数，就是两整数之比。

希伯索斯花了很多时间来寻找这两个整数之比，结果没找着，反而找到了两数不可通约性的证明，用反证法证明如下：设Rt△ABC，两直角边为a=b，则由勾股定理有c2=2a2，设已将a和c中的公约数约去，即a、c已经互素，于是c为偶数，a 为奇数，不妨令c=2m，则有(2m)2=2a2，a2=2m2，于是a为偶数，这与前面已证a为奇数矛盾。

这一发现历史上称为毕达哥拉斯悖论（悖论是指在某一一定的理论体系的基础上，根据合理的推理原则，推出了两个互相矛盾的命题，或者是证明了这样一个复合命题，它表现为两个互相矛盾的命题的等价式），与毕达哥拉斯学派的“万物皆数（有理数）”的哲学大相径庭，使得毕氏学派领导人惶恐，认为这将动摇他们在学术界的统治地位，于是极力封锁该真理的流传，希伯索斯被迫流亡他乡，不幸的是，在一条海船上还是遇到了毕氏门徒，于是希伯索斯被残忍的扔进了大海。

希伯索斯的发现，第一次向人们揭示了有理数所对应的数轴上的点并没有布满数轴。

在数轴上存在着不能用有理数表示的“孔隙”，而这种“孔隙”经后人证明简直多的不可胜数。

无理数的发现被称为数学史上的第一次危机，对以后2000多年数学的发展产生了深远的影响。

柯里悖论举例

柯里悖论举例
摘要：
一、柯里悖论的概念与背景
1.柯里悖论的定义
2.柯里悖论的发现者
3.柯里悖论产生的数学背景
二、柯里悖论的具体例子
1.柯里悖论的简单描述
2.具体的数学问题
3.悖论产生的原因
三、柯里悖论的影响与解决方法
1.柯里悖论对数学发展的影响
2.数学家们为解决柯里悖论所做出的努力
3.最终的解决方法
正文：
柯里悖论是数学领域中一个非常著名的悖论，它是由英国数学家、逻辑学家、哲学家奥古斯都·德·摩根在19 世纪发现的。

柯里悖论产生于集合论领域，它涉及到了集合的自我归类问题。

为了更好地理解柯里悖论，我们可以通过一个具体的例子来说明。

假设有一个集合S，它包含所有不包含自身的集合。

那么问题来了，S 是否包含自身？
如果S 包含自身，那么根据S 的定义，它应该是不包含自身的集合。

这就产生了矛盾。

反之，如果S 不包含自身，那么根据S 的定义，它应该包含所有不包含自身的集合，这其中就包括了S。

这同样产生了矛盾。

柯里悖论的发现引发了数学界对集合论的深入探讨。

为了解决柯里悖论，数学家们提出了许多不同的方法。

最终，这一问题在公理化集合论的框架下得到了解决。

通过引入新的公理，数学家们避免了悖论的产生，从而使集合论得以继续发展。

总的来说，柯里悖论是一个对数学发展产生了深远影响的悖论。