高中數學選修2-1中說:
“一般的,在數學中,我們把用語言、符號或式子表達的,可以判斷真假的陳述句叫做命題(proposition),其中判斷為真的語句叫做真命題(true proposition),判斷為假的語句叫做假命題(false proposition)?!?/p>
但是所有陳述句都可以判斷真假嗎?如果有不真不假的陳述句,邏輯學家們該怎么辦呢?
怎么會不真不假?
也許你會說:“啊這, ‘假‘的意思不就是不真嗎?“ 。此處,我們姑且如此理解‘假’:假如一個陳述句 $P$ 為假,那么它的否命題$\lnot P$ 就為真。
比如說,我們說「今年是2020年」是假的。因為2020年已經過去了,「今年不是2020年」是真的,所以「今年是2020年」是假的。
但很多陳述句的真假的判斷就沒那么容易:
案例一 三毛張三
「張三是禿子」
張三可能邏輯學多了,他現在只有三根頭發(fā)。以前的朋友見著他都會驚訝地問:“張三啊。你怎么就頭禿了?這大學才上了兩年?!?張三聽了,氣不打一處來。他小心地把那三根三米長的長發(fā)挑出來,展示給他的朋友,皺眉說到:“唉呀,你說啥呢。這不還有三根嗎?“
一段時間后,張三也動搖了。他雖然覺得「張三是禿子」不對,但確實他的朋友們講的都有道理。這只剩三根頭發(fā)了,說「張三不是禿子」似乎也不對。
張三覺得,「張三不是禿子」不真也不假。
此處,之所以「張三是禿子」真假難辨,主要是因為‘禿子‘的標準是模糊的。張三的情況在中間的灰色地帶,所以說他禿頭不好,不禿頭也不好。
除此之外,如果陳述句包含的名字的指稱為空,此陳述句的真假也會難以判斷。比如說:
案例二 莎士比亞
「莎士比亞在1599年前完成《哈姆雷特》的寫作」
此處,問題不在于《哈姆雷特》的創(chuàng)作時間,而在于“莎士比亞”的存在與否。有些學者認為“莎士比亞”不存在,那么《哈姆雷特》的作者就不是“莎士比亞”;遂「莎士比亞在1599年前完成《哈姆雷特》的寫作」這句話就不是對的。
但另一方面,根據一樣的原因,我們也不能說「莎士比亞在1599年后完成《哈姆雷特》的寫作」,遂「莎士比亞在1599年前完成《哈姆雷特》的寫作」似乎也不是錯的。
「莎士比亞在1599年前完成《哈姆雷特》的寫作」就變成了不真不假的句子。
此外還有很多這樣的例子,比如說:
案例三 哈利波特
「哈利波特有七個玄孫」
這里涉及到兩個問題:1. 哈利波特是否存在。2. 作者是否有明確說「哈利波特有玄孫」或無。我們可能會忽略第一個問題;畢竟哈利波特是虛構的,只要根據哈利波特的系列書籍,哈利波特有七個孫子,那么我們就會說「哈利波特有七個玄孫」為真。所以這里更棘手的問題是,作者并沒有交代「哈利波特有玄孫」或無,所以我們難以判斷其真假。
又比如說:
案例四 明天股市
「明天股市開盤會漲」
這里涉及到「未來發(fā)生的事是否確定」的問題。假如明天發(fā)生的事是不確定的,那么「明天股市開盤會漲」則沒有相對應的事實,那我們也無從判斷它到底是真是假。
最后,我想提一個例子,或被用于駁斥前文從高中數學教材中引用的句子。還記得,教材中說“可以判斷真假的陳述句叫做命題”:
首先,我們有一個叫‘3N+1’的算法(大家可以試一下):
對于一個自然數N,根據其奇偶性,我們做以下步驟:
假如N是奇數,那么讓新的N等于3倍原來的N再加一 ($N \leftarrow 3N+1$ ) 。
假如N是奇數,那么讓新的N等于原來的N的二分之一 ($N \leftarrow N/2$ ) 。
那么現在我們可以提出以下3N+1猜想(也稱 Collatz conjecture):
案例五 3N+1
「對于任意的自然數N,我們都能在進行有限次的3N+1算法后得到1。」
目前來說,沒有人能證明它的對錯。有數學家(Jeffrey Lagarias)曾評論說:此問題無比之難,完全超越當代數學可及之處。([it] is an extraordinarily difficult problem, completely out of reach of present day mathematics.) 那么現在的難題是:「對于任意的自然數N,我們都能在進行有限次的3N+1算法后得到1?!故恰翱梢耘袛嗾婕俚年愂鼍洹眴??
或許我們會說:“即使現在沒有人可以判斷它的真假,但現這樣的句子,以后終有數學家可以判斷它的真假的?!?但我們真的沒有過度自信嗎?
這里涉及到很多問題,需要另一篇文章才能解釋清楚(有興趣的讀者可以查看哥德爾不完備定理)。但我可以很肯定的說,這樣想就是過度自信了。我們不能保證所有的數學猜想都有真假。有可能3N+1猜想就是無法判斷真假的。
那么緊接著,我們會問,像3N+1猜想一樣,是否目前還無法判斷真假的數學陳述句就不是命題了?我想它們依舊值得被稱作命題。至少在內容上,我無法區(qū)分3N+1猜想和勾股定理的區(qū)別 —— 他們都是陳述句,而且面對他們,我們都有判斷的傾向。
所以,只把“可以判斷真假的陳述句”叫做命題,會限制我們的視野,限制邏輯的應用。如果可以,我們應該盡可能找到與以上案例中「難以判斷真假」的陳述句對應的命題,將他們納入邏輯學的討論中。
當然,不少人(包括不少邏輯學家)或許會反駁說:“以上的案例都是有真假的。比如說,在案例一中,「張三是禿子」就是錯的。沒有那么復雜,不過是我們的直覺出錯了?!?或許他們是對的,但在這篇文章中,我想介紹一種直面難辨真假情況的方式,看是否能啟發(fā)到大家。
我們說一個陳述句有相應的命題,不需要它能夠判斷真假,只需要它能夠被判斷就好了。而對于不能判斷為真或假的陳述句,我們就判斷它為#。比如說,我們不判斷「哈利波特有七個玄孫」為真,也不判斷其為假,那么我們就說,「哈利波特有七個玄孫」為#。
此處,我們將“真“,“假“,“#“稱作為‘真值’。那么我們可以說,當一個陳述句能被賦予真值時,那它就有相應的命題。
我想現在大家一定疑竇叢生,比如說:“#”是什么?假如命題可以不真不假,我們又怎么進行邏輯推理?
目前,我說薛定諤的貓的生死狀態(tài)就是#:薛定諤的貓既不是完全活著,也不是完全死了。但這到底是一種什么狀態(tài),不同的邏輯學家似乎有不同的理解。我會把更詳細的討論留在后面。
而在接下來的文章中,我首先會回應第二個問題,「怎么進行邏輯推理」的問題。就像介紹只有“真”“假”兩值的經典邏輯一樣,我會先從構造一個像數學的形式邏輯系統開始,介紹我們的三值非經典邏輯。我會盡量避免使用過多的符號,以及在細節(jié)上做過多的討論。我的目標更多是引導大家跟隨著邏輯學家們,思考「不真不假怎么辦」。
p.s. 對于想要更加嚴謹地、系統地、詳細地了解三值邏輯的朋友,可以從 Theodore Sider 的 Logic for Philosophy的3.4部分看起。
作者:求其說/心
文章轉自知乎
圖片來自網絡
采編:關心 艾若
排版:南山
審核:永方
美工/VI:小周
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