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与师生谈科学之弊16:逻辑可错之源

 无题602 2014-02-25
 教:除了有悖论之外,

演绎逻辑还有其他问题或短处吗?

李:有。具体地说,我认为,把演绎逻辑用于如下两类关系密切的情形时,有可能出错:①无穷或循环的情形,特别是包含自指时。②具有不可分离的多相本质的对象。此外还有一个问题:演绎逻辑不够切实。

   庞加莱在其名著《科学与假设》中说,只有在无限面前时,矛盾律才会失效前面在谈圈环之奇妙时说过,循环意味着无穷,会带来飞跃,演绎逻辑未必普遍适用于无穷的情形,真正的逻辑悖论离不开自指,自指是一种循环。“本句话为假”,就是一个依赖于自指的悖论。把演绎逻辑用于自指、闭环或无穷时,得格外小心,有可能出现著名哲学家、逻辑学家罗素所谓的“恶性循环”。数学直觉主义者也反对无限制地把演绎逻辑的某些部分,特别是排中律用于无穷集合,这与我“所见略同”。

数学和逻辑学是难兄难弟,数学比逻辑学更“胖”点,——内容更丰富。或者,按罗素的说法,逻辑学是数学的青年时代,而数学是逻辑学的中年时代。与数学一脉相通,形式逻辑也要求对象的纯一无歧性。“本句话为假”等依赖于自指的悖论,实质也源于这种二重性:话本身和话的含义。不少逻辑悖论就植根于逻辑对象具有难以合理分离的多重性,其中的一大类含有闭环自指。

教:您能不能举例说明一下?

李:好的。以无穷级数求和为例。首先明确一点,级数求和的本质是级数总和到底是多大。早先说过,对于无穷级数,收敛= 单值。给定一个无穷级数,如果它是收敛的,即无论其部分和如何千姿百态,其总和唯一,所以它的本质是单相的;如果它是发散的,即它的总和不唯一,也就是它不同的部分和的极限可能不同,所以它的本质是多相的。如果对后者强行用逻辑,就会出错。只是在吸取了大量惨痛教训后,数学家才认识到不能把逻辑和数学用于发散级数。我想说的是,其根源在于发散级数有多相本质。

教:这个无穷级数的例子说明,逻辑的对象必须是概念明确的。这似乎是常识。

李:说来轻巧。事实是,在十八九世纪的一百多年间,包括欧拉等不少大数学家在无穷级数求和上一再“摔跟头”、“出丑”,直到黎曼才搞清。你以为他们没有你说的这些常识?他们对形式逻辑的把握不如常人?总之,在没有弄清对象是否具有多重本质之前,不该盲目地乱用逻辑,而该对逻辑在此可能出错保持警觉。问题是,逻辑的不少对象恐怕未必只有单相本质。这或者有可能导致错误,或者引出了在实践中“强拆硬分”这个弊端,前面针对数学说过。和数学一样,

逻辑的无歧纯一性要求强行分解有多相本质的整体,

比如前面说过的,一个无穷集合也具有二相性:既有潜无穷的过程性,又有实无穷的完成性。逻辑的这个弱点还加重了还原病。

   人们常说,形式逻辑是正确思维的规律,是有效推理的法则。这种冠冕堂皇、似是而非之论充斥着逻辑学教科书。事实并非如此,其实,

形式逻辑未必切合实际。

这一点从古老而著名的“沙堆悖论”不难看出。给定一个事实“这是一堆沙”和定律“从一沙堆中取走一粒沙,剩下的依然是沙堆”。重复运用这一定律,最后一无所有或所剩无几,还是沙堆吗?此例挑战形式逻辑各个基本定律的现实性。多少沙粒的堆积才是沙堆?该例集中地体现了辩证法的重要法则之一“量变造成质变”——量变的积累会导致质变,而这一法则与形式逻辑在本质上是互斥的。究其根源,在应用形式逻辑时,一般需要先把实际情况“纯化、净化、抽象化、去现实化”。这也是应用形式逻辑的主要困难之一。

   让我们考虑一个游戏。首先我们知道,在座的都是聪明人,假设大家的平均年龄是个未知数a。我们每人都给出它的一个估计。记第i个人的估计为ai,平均估计为ā = (a1+a2+…+aN)/N,N是总人数。游戏是:谁给出的aj最接近于(ā/2),谁就赢。假如我是一个纯数学家,我的估计会是0。你们知道为什么吗?

学:不知道,这好像没道理。

李:作为纯数学家,我会这么推理:如果大家给出的估计都接近于实际平均年龄a,那么,在给出的估计aj中最小者得胜,因为它最接近于(ā/2)。但大家都不傻,肯定都会给小的估计值,因而(ā/2)就会比(a/2)小不少。有鉴于此,大家肯定会给出更小的估计值,因而(ā/2)就会更小。不断重复这个推理过程,其极限是0。

教:这似乎不妥,只要有人不像您这么想,您的估计值就太小了。

李:是啊。不仅如此,即使人人都像我这样想,大家的估计都是0,我也胜不了。不过,作为纯数学家,我追求精确严格解,而0是唯一的精确严格解。

学:那是迂腐,是犯傻,可以说是聪明过头后冒的傻气。

李:是啊,我举这个例子有几层用意。首先,很多实际问题没有精确严格解,过于追求精确严格会走火入魔。其次,这个例子中的问题貌似简单,其实很复杂,因为它牵涉到彼此的猜测,进而含有某种圈环。我在上面强调过,圈环的存在导致复杂。第三,精确严格解一般都是在一定假设条件下才成立,这些假设未必符合实际情况,不可对之视而不见。最后,应用形式逻辑和数学所需的“纯化、净化、抽象化、去现实化”,对于如此这般“貌似简单,实质复杂”的实际问题,实非易事。
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