林老师的《麦道数学课》
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《麦道数学课》第十四课
从根与枝叶认识演绎推理
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我们上一集讲了公理不是绝对正确的真理,下面就来讲一讲,公理之间能不能分出好坏呢?什么是好的公理呢?
你现在来跟我做一个游戏,我们一起来扮演一个上课爱抬杠的孩子。假设现在上地理课了,老师跟我们说:”地球是圆的。“那我们爱抬杠啊,我们就举手说,“老师,我不相信地球是圆的,因为我用眼睛看见大地是平的。”那你说老师会怎么说呢?老师会说,“地球是圆的,这是正确的呀。人类到了太空,看见地球就是圆的呀。”我们接着抬杠,我们说:“我没上过太空,我没看见地球是圆的呀。”那老师肯定就气坏了,老师会说:“这地球是圆的还有别的证据呢,比如说日全食。”那我们继续抬杠,我们说,“不对呀,老师,日全食,那是天狗吃太阳,老师,你太无知了。”
你的这个抬杠其实非常重要,它涉及到了一个特别关键的问题:既然公理不是绝对真理,那么我们为什么要在生活中相信一些公理,不相信另一些公理呢?比方说我们又没有亲眼所见,为什么要相信地球是圆的呢?这件事如果放到数学上就是在问,为什么我们就不能随便修改一下课本里的公理呢?
要回答这个问题,我们就要涉及另一个名词,叫做定理。定理就是通过演绎、推理,从公理中推导出来的规律。定理并没有产生新的知识,定理仅仅是公理的变形。
公理和定理的关系,我们可以打一个比方:公理就好像是一棵大树的根,通过演绎推理,这个大树的枝叶越长越多,越长越茂盛,最后就变成了一棵大树,这个树的枝叶就是定理。
那么,组成这棵树的那些树根,也就是我们选择用的那些公理,有一个名字,公理系统。
刚才说了,我们有个大胆的想法,想随便修改一下课本里的公理,看看会怎么样。那么,你想,如果我们去修改这棵大树的根,那会发生什么情况呢?只要你一动根,整棵大树会有一大部分枝叶都跟着变化,因为这些枝叶都是由根生长出来的。好,那我们现在就修改了这棵大树的根,我们得到了一棵新的大树。然后,我们得做一个最基本的检查,检查这棵新的大树上的枝叶有没有互相打架的地方。用数学的话说就是,修改一个公理系统之后,必须保证新的公理和定理之间不能互相矛盾。
换句话说,一个公理系统最基本的要求是保持逻辑自洽。
总结一下今天你学到了什么?
我们知道了什么是定理,简单的说,定理就是使用演绎推理这个工具,从公理中推导出来的规律。公理和定理的关系就好像是大树的根和枝叶。
给你留一道思考题:一个逻辑自洽的公理就一定是好公理吗?如果你想到了,欢迎在留言区留言,与我们分享。
知识便签
「下期剧透」下一节课,我将会继续探讨一个问题:是不是只要逻辑自洽的公理就一定是好的公理?咱们下期见。
林老师
最好的教育是陪伴、倾听、关怀
与启发。