數學中有很多抽象概念,人們一般認為這些抽象內容難懂,比如,羅素悖論(理發師悖論) 。其實不然,當我們明白了科學抽象的特點 , 再來理解羅素悖論就不是難事 。科學抽象不容易直接說明,我們先通過介紹數字抽象來幫助理解 。
正整數的來源
來看一個具體例子 。相信大家對正整數并不陌生,它應用得如此普遍 , 生活、生產都少它不得 , 哪怕沒讀過書的人都常常跟它打交道 。在我們看來,好像正整數一直如此,它如此簡單 , 如此純粹;然而,當我們歷史地考察它,就能發現正整數的秘密 。原來它也來源于人們的實踐 , 它也經歷了從無到有的漫長發展的過程 。接下來我們就來了解正整數的前世今生 。
做一個簡單的分類,正整數誕生的過程大致可分成數的抽象、數的系統、任意可能的數三個階段,當然,這三個階段并不是嚴格的順序關系,總會有難以嚴格區分的上個階段到下個階段的過渡狀態 。
1.數的抽象
數的抽象過程大致分為三個階段 。在第一個階段里,為了能夠趨近足夠程度的利,規避足夠程度的害,從而存活下去,人們需要從整體上把握數的性質 。具體來看 , 比如說,原始人在狩獵和采摘的時候就必須能判斷獵物和果實的多少 。哪棵樹上果實多,那就先采哪棵樹 。對物體集合多少的判斷是一種感性認識,人們從整體上把握,不需要具體分析,這是第一個階段的特點 。這就好比我們面前有兩堆蘋果,一堆以個為單位計,一堆以十個為單位計,我們瞄一眼就知道哪堆多哪堆少了 。
但是很多時候僅定性地判斷多少是不夠的,人們還需要具體知道多了多少,少了多少 。因此,就出現了掰指頭數數,結繩計數等計數方法 。這就到了第二個階段的抽象,人們把數看成是物體集合的一種附屬性質 。這一階段,人們想表達五個蘋果時,很可能就會說手指一樣多的蘋果 。

在實踐中,人們大量地計數,發現神奇的手不僅可以數五個蘋果,也可以數五頭野豬,還可以數五只小鳥 。于是,不知經過了多少次數數的過程,人們意識到不同的物體集合有一種公共的性質——等數性 。就是有同樣數量的集合可以用一個數來衡量 。到此 , 人們就創造出了抽象的數,它表達了物體集合的數量特征 。
2.數的運算與系統
僅有數是滿足不了人們實踐的需要的,很多時候人們采摘完果實要合到一塊,重新數一遍就特別麻煩 , 加法就在這樣的需要中誕生了 。數字相加的時候會碰到一種特殊情況:很多個相同的數相加 。這個時候,人們連加法也嫌麻煩 , 就創造了乘法 。我們小學的時候都學過,2乘以3和3乘以2含義是不一樣的,一個是3個2相加,一個是2個3相加,但他們有相同的結果6 。在大量這樣的例子中,人們發現了乘法是有交換律的,于是我們常常忽略乘法的具體含義加以形式地運用 。有些時候吃掉了或者壞掉了一些果實 , 這就產生了減法 。有一些時候,需要平分一堆物品 , 這就有了除法 。

有了運算之后,數字就不再是一個個孤零零的 , 它們之間有著以運算表達的諸多關系,例如2、3、6間就有關系2乘以3等于6,2、3、5間有關系2加3等于5,2、3間還有關系2乘以3等于3乘以2……這樣,所有的數字和運算一起構成了一個系統,具有一定的關系和規律 。
3.數字符號與任意可能的數
原始人在采摘和狩獵的時候有一定的分工,需要彼此間互相協作 。因此 , 人們計數不僅要自己心里清楚,還需要與同伴溝通,讓他們也清楚 。然而,數字是一種抽象的概念,是物體集合的一種共性,現實中不存在相應的實體 。要表達,就得用一些記號來表示數字,慢慢地 , 就誕生了表達數字的符號 。其實,不僅是數字,語言本身就是符號 。符號不是表達數字的一件附屬品,它跟數字緊緊融在一起,合為一體 。如果我們說1,我們會想到表達數字的符號“1”,而不會想到具體的物體集合,比如1件衣服、一根香蕉,盡管1是從它們之中抽象出來的 。
數字符號給了人們運用大數的可能性 。如果靠數手指頭計數,超過10就得用腳趾頭了,超過20用上腳趾頭也不夠 。結繩計數,超過100也就很難數清楚了 , 更不用說更大的數 。但有了數字符號,人們就有可能對很大的數字計數和運算 。最成功的數字符號體系就是印度人創建的阿拉伯數字 , 它最大的特點是位置計數,這給計數帶來了極大的便利 。
在運用大數的過程中,人們發現了正整數的一個特點:只要有個正整數,那么它就可以加1 , 加1,再加1 。于是人們把具體的數字拓展到可能的數字 , 這構成了人們對無窮認識的原始來源之一 。從此,正整數便是無窮的,具體含義是說正整數具有無限延續下去的潛在可能性 。

【什么是正整數 數學太抽象?來看看正整數的來源你就明白了】
數字抽象的三個階段啟示了科學抽象的原理 。在這里,我們不對科學抽象做詳盡地考察 , 僅就之前講述中體現出的特點做一簡短的說明 。
科學抽象
在科學抽象中,實踐和抽象交互作用 。首先 , 實踐提供了抽象的素材,抽象的成果服務于實踐 。其次 , 抽象是一系列的過程,前一階段抽象的成果不僅是進一步實踐的工具,也可以成為后一階段抽象的來源 。每一次抽象,都以之前實踐和抽象的共同結果為基礎 。實踐中提出的問題提供了抽象的動力和方向 。抽象以事物間的共性為前提,是在考察大量具體事物的基礎上做出的 。因此,抽象成果的應用范圍就特別廣泛 。拿數字來說,凡是具有數量特征的事物,都可以成為數字應用的對象 。
抽象成果的應用有其局限 。例如1加1等于2,這是在大量具體的計數過程中抽象出來的,但并沒有涵蓋世界上所有可能的情況 , 因此它在應用時不得不考慮范圍 。一個蘋果加一個蘋果是兩個蘋果,一根香蕉加一根香蕉是兩根香蕉 , 這都沒有問題;但一升酒精加一升水就不是兩升液體 。
我們使用以上科學抽象的原理來探討悖論問題 。哲學中喜歡談一個悖論:世間唯一不變的是變化本身 。那這句話是不是會變化呢?其實,這句話不過是一個抽象的結論而已 , 它是在考察大量具體事物的基礎上抽象來的,也正因如此,這句話也就有它的適用范圍 。它歸納的是具體事物的情況,并沒有考慮抽象的事物 。所有具體的事物都在變,這沒有任何問題 , 至少歷史發展到今天,人類認識到的所有具體事物都是變化的,沒有一個反例 。然而,抽象的事物不變的就太多了,不僅這句話不變,1加1等于2的關系也從未變過,今后也不會變;規律是永恒的這個結論也不會變;并不是自從地球誕生之日就存在人類這個論斷也永遠不變……

悖論自身并不是什么特別神奇的事情 。我們說出現悖論,無非是和我們的邏輯發生沖突了,例如羅素悖論 。或者和我們的直觀發生沖突了 , 例如芝諾悖論中阿喀琉斯追烏龜的悖論 。可是,邏輯出現矛盾是再正常不過的現象 , 只有現實世界自身永遠不會互相沖突 。我們使用羅素悖論來做以說明 。

羅素悖論是用集合來描述的,不好理解 , 我們討論容易理解的理發師悖論版本 。一個地區只有一個理發師,他說:“我只給所有不給自己理發的人的理發 。”那他給不給自己理發呢?如果不給自己理,按他說的話他就該給自己理;如果給自己理 , 按他說的話他就不該給自己理 。無論怎樣,都有矛盾 。這到底是怎么回事呢?
其實 , 前面說過,邏輯完全可以違背,不能違背的是規律 。只要明白這一點,羅素悖論就沒有神奇的地方 。而且,理發師說這話有其應用范圍 , 不能應用到他自身上,這樣就可以規避邏輯矛盾了 。

如上,若不注意科學抽象的特點,得出陷入“死胡同”的悖論,便不是稀奇事 。因此,應當考慮抽象成果的應用范圍,邏輯只能且必然會盡量與現實世界相符合 。數學的生命力的源泉就在于它的概念和結論盡管極其抽象,但卻如我們所堅信的那樣 , 它們是從現實中來的,并且在其他科學中,在技術中 , 在全部生活中都有廣泛的應用 。
