康托尔:现代数学的奠基者;面对集合论“死路”垂死挣扎的数学家

撰文: 01哲学团队
出版:更新:

作者|黎子元

人们或会认为,从事数理科学的人,应该与世无争,躲在自己的小乐园做著安安稳的研究,远离一切世俗的烦扰和流言蜚语。可惜的是,幻想终敌不过事实,从事数理研究的人也不能逃开别人的攻讦,甚至抹黑和中伤。在西方数理科学史上,其中一位不幸者是德国著名的数学家康托尔(Georg Cantor)。

康托尔出生在俄国的圣彼德堡,但后来举家搬到德国,并在1867年,于柏林大学获得博士学位。他创立了数学的集合论。不过这个理论在当时不单上得不到广泛的认可,还遭到一大群数学家的攻击。他为此患上了抑郁症,由于病情不断恶化,最后精神失常于精神病院去世。所以说,人言可畏,不能不慎。

数学家康托尔(Georg Cantor)(Wikimedia Commons)

格奥尔格・康托尔的名字因为当代法国哲学家阿兰・巴迪欧(Alain Badiou)的“数学本体论”而为更多哲学读者所知悉。然而在数学领域中,康托尔早已被数学家们视为现代数学的奠基者——康托尔集合论(Cantorian set theory)的建立作为数学思想史上的重要事件,划分出了一个“后康托尔”时代,并且规限了这个时代的数学思想发展,即集合论的“公理化”(axiomatization)。

巴迪欧:数学本体论 - EP93

作为一种“后康托尔思想”,巴迪欧于《存在与事件(1988)》规划的数学本体论同样以康托尔集合论作为其“数学条件”。康托尔对现代数学的贡献是深远的,这里我们仅针对当代哲学,特别是巴迪欧哲学,来谈谈康托尔的集合论。从康托尔的问题意识上看,借助“集合”概念,他试图解决数学学科一个长久得不到解决的难题:如何处理无限?

巴迪欧《存在与事件》(Being and Event)(Continuum)

“康托尔乐园”

德国数学家大卫・希尔伯特(David Hilbert,1862 – 1943)是康托尔的坚定拥护者。他说:“没有人能够把我们从康托尔创立的乐园中驱逐出去”。这座“康托尔乐园”就奠基在康托尔对于“超限数”(transfinite numbers,数学符号为“ℵ”)的发现与定义之上。通过对集合的研究(以一集合所有子集为元素的新集合,其基数比原集合大),他发现在超出“可数的无限”(the denumerable infinity or the ‘counted infinity’)之外还存在著更多的“无限秩序”(orders of infinity)。他于是将其定义为“超限”,即比一切可数无限都大却不必作为绝对无限的数字。

数学家大卫・希尔伯特(David Hilbert)(Wikimedia Commons)

这个伟大的思想革命被巴迪欧回溯性地描述为对于一种新形式的“多”(multiplicity)的发明。“无限秩序”概念的提出意味著通过建立起一套规范化的差异秩序,数学家如今可以从积极意义上重新看待并处理“无限”。而借助“集合”概念建立起来的一致性则解决了关于无限的“非一致性”(inconsistencies)的传统难题。

朴素集合论的“死路”

然而康托尔的集合论是一种朴素的集合论(naïve set theory)。它借助直觉将“集合”定义为把各种不同的东西聚集在一起所形成的总体。在后期研究中,康托尔已经发现他的集合论包含了悖谬,例如会碰到“有没有所有集合的集合”的问题(后来由著名的“罗素悖论”表达)。面对朴素集合论的“死路”(impasse),康托尔垂死挣扎。最后,为了维系“集合”概念的一致性(这无疑是集合概念最宝贵的特性),他不得不将一切“不一致的无限”(inconsistent multiplicities)排除在无限秩序以外,并且将这些被排除掉的“绝对的无限”皆归属于神的领域。通过这个操作,他保住了集合概念的一致性,保住了“良序集合”(well-ordered set)。巴迪欧评论道:“康托尔毫不退缩的将绝对与不一致相关联。在计算为一(the count-as-one)的操作失败的地方便站立著神。”

布尔巴基(Nicolas Bourbaki)团体成员(Wikimedia Commons)

面对朴素集合论的困境,集合论的“公理化”在20世纪(1908 – 1940)逐步开展,最终确立了成为今天数学学科基础的公理集合论(axiomatic set theory),例如 ZF 系统(Zermelo–Fraenkel set theory);布尔巴基(Nicolas Bourbaki)以集合论为基础的数学统合计划。而就在康托尔的死胡同,巴迪欧以强力贯穿出一条通路——他的数学本体论的最重要的概念以及基本逻辑模型就是对康托尔的“不可能”的逾越。正是在这个意义上,我们说康托尔的集合论是巴迪欧本体论的条件。

晚年的数学家

1911年,康托尔作为著名外国学者受邀参加苏格兰圣安德鲁斯大学(University of St. Andrews)五百周年庆典。康托尔希望在庆典上见到罗素(Bertrand Russell)——罗素在新书《数学原则》(Principia Mathematica)中多处引用了康托尔的学说——然而他的希望落空了。一年后,圣安德鲁斯大学授予康托尔荣誉博士的学位,可是,疾病缠身的他无法亲自到场参加学位授予仪式。

罗素《数学原则》(Principia Mathematica)(Cambridge University Press)

康托尔于1913年退休,在一战期间饱受贫困和营养不良的折磨。由于战争,公众为他庆祝70岁生日的活动也不得不取消。他人生的最后日子是在疗养院度过的。在这里,于1918年1月6日,他选择以自杀的方式于精神病院告别世界。

_________________

+1

下载《香港01》App ,按“+”号加入《哲学》抢先看文章:https://hk01.onelink.me/FraY/hk01app