为什么数学证明是一种社会契约?


证明也是数学论证:通过一系列逻辑步骤,它证明某个陈述是正确的。

证明的要点是说服读者相信某个断言的真实性。这意味着验证是关键。

数学的验证系统是:很多人会从不同的角度看待证明,是基于他们所知道和相信的上下文背景。

从某种意义上说,这并不是说它是真的、客观的、正确的;而是说,我们希望它是正确的,因为很多人都从不同的角度尝试过。

证明是被这些社区标准所接受。

然后才是客观性的概念:确保所声称的内容是正确的,客观的,好像感觉自己拥有终极真理。

banq注:(任何陈述都有形式和内容之分:例如 我在家吃饭,这句话内容就是字面意思,它的形式之一是 主谓宾,当然还有其他形式抽象,数学是容易共识的形式抽象,chatgpt也有自己的形式抽象,只是人类无法理解而已。所有这些剥离了内容的形式抽象都有通病,无法验证内容的客观性,也就是是否确实指向现实世界,或者指向错误了,例如指鹿为马,用马这个词语指向鹿这个动物,我们人类一眼假,但是ChatGPT不一定能看出真假,出现了幻觉。这是形式哲学被客观哲学看不起的原因。)

但我们怎么知道我们是客观的呢?因为我们很难将自己从发表声明的上下文背景中抽离出来:在社会已经确立的范式之外获得视角。对于科学思想和其他任何事物来说都是如此。

人们还可以问数学中还有客观真理吗?但这显然也是主观的。为什么我们认为莎士比亚是一位好作家?莎士比亚在他那个时代并不像今天那么受欢迎。显然,关于什么是有趣的、什么是重要的,存在着社会惯例。这取决于当前的范式。

范式变化
范式上下文的变化最著名的例子之一是微积分。

当微积分被发明时,它涉及到将趋于零的东西除以其他趋向于零的东西:导致零除以零,这没有任何意义。最初,牛顿和莱布尼茨提出了称为无穷小的物体。这使得他们的方程成立,但以今天的标准来看,它既不合理也不严格。

我们现在有了epsilon-delta式,它是在 19 世纪末推出的。这种现代公式在正确理解这些概念方面的优势是如此惊人,以至于当你看到以前的公式时,你会想,他们到底在想什么?但在当时,这被认为是唯一的方法。公平地说,莱布尼茨和牛顿可能会喜欢现代的方法。由于他们时代的范式,他们没想过要这么做。所以他们花了很长的时间才走到这一步。

问题是,我们不知道自己何时会做出这样的行为。

我们被困在自己所处的社会中

我们没有外部的视角来判断我们在做什么假设。(banq:身在庐山中不识庐山真面貌)

数学的危险之一在于:你会认为某些东西并不重要,因为它不容易用你选择的语言表达或讨论。这并不意味着你是对的。

笛卡尔说:"我认为我知道关于三角形的一切,但谁又能说我知道呢?未来可能会有人提出截然不同的观点,从而提出更好的三角形思考方法"

他是对的。你可以在数学中看到这一点。

证明看作是一种社会契约
数学证明是一种作者与其数学社区之间的一种相互协议。

如果证据存在于社会上下文环境中,它们随着时间的推移发生了怎样的变化?

这一切都始于亚里士多德。他说,需要有某种演绎系统:你只能通过基于你已经知道并且确定的事情来证明新事物,回到某些“原始陈述”或公理。

那么问题是:你所知道的那些基本事实是什么?很长一段时间,人们只是说,线就是线,圆就是圆;有一些简单明了的事情,这些应该是我们开始的假设。

这种观点永远持续下去。今天它在很大程度上仍然存在。但发展起来的欧几里得公理系统——“一条线就是一条线”——也有它的问题。

伯特兰·罗素根据集合的概念发现了这些悖论。

此外,人们可以用数学语言玩文字游戏,创建有问题的陈述,例如“这个陈述是假的”(如果它是真的,那么它是假的;如果它是假的,那么它是真的),这表明公理系统存在问题。

因此,罗素和阿尔弗雷德·怀特海德试图创建一个新的数学系统来避免所有这些问题。但它非常复杂,很难相信这些是正确的起点。
没有人对此感到满意。像证明 2 + 2 = 4 这样的事情从起点开始就占用了大量的空间。这样的系统有什么意义呢?

然后大卫希尔伯特出现并提出了一个惊人的想法:也许我们根本不应该告诉任何人什么是正确的开始。相反,任何有效的东西——一个简单、连贯和一致的起点——都值得探索。

你不能从你的公理中推导出两件互相矛盾的事情,你应该能够用所选的公理来描述大部分数学。但你不应该先验地说出它们是什么。

在 20 世纪之交,数学家们意识到可以有多种公理体系:不应该把任何一套特定的公理当作普遍或不证自明的真理!

希尔伯特一开始对不同的几何概念非常感兴趣: 非欧几里得几何。
当时争议很大当时的人们会说,如果你给我的定义是一条线绕着盒子的角走,我到底为什么要听你的?而希尔伯特却说,如果他能让这个定义连贯一致,你就应该听他的,因为这可能是我们需要理解的另一种几何。

这种观点的革命之处在于:你可以允许任何公理系统,不仅适用于几何,也适用于所有数学。

哥德尔
要讨论数学,您需要一种语言,以及该语言中要遵循的一组规则。在 20 世纪 30 年代,哥德尔证明,无论你如何选择你的语言,该语言中总会有一些陈述是正确的,但无法从你的起始公理中证明。

你会立即陷入这种哲学困境:如果你不能证明它是正确的,那么什么是真正的陈述?这很疯狂。

所以有一个大混乱:我们能做的事情是有限的

格兰维尔说:

“数学的危险之一是,你可能会认为某件事不重要,因为它不容易用你选择使用的语言表达或讨论,这并不意味着你是对的,”