「悖論」(paradox)一詞常見諸報端,其字面意思為「荒謬的理論或自相矛盾的話」。從邏輯上看,悖論性的語句具有這樣的特徵:如果假定這個語句為真,那麼會推出這個語句為假;反之,如果假定這個語句為假,又會推出這個語句為真。說它對也不是,不對也不是,真是左右為難。
語義學悖論舉例
悖論古已有之。一般認為,最早的悖論是古希臘的「說謊者悖論」。《新約全書·提多書》是這樣記述的:
克里特人中的一個本地先知說:「克里特人總是撒謊,乃是惡獸,又饞又懶。」這個見證是真的。
這個克里特島的「先知」是伊壁孟尼德(Epimenides)。後來歐布里德(Eubulides)將他的話改進為:
我正在說謊。
這句話是真的,還是假的?如果是句真話,由這句話的內容可知:說話者正在撒謊,既然是撒謊,那麼說的是假話;反之,如果這句話是假的,說假話就是說謊,這句話的內容正是「我正在說謊」,因此這句話又是真的。
後來又發現了好幾種「說謊者悖論」的變種,例如所謂「說謊者循環」:
A說:「下面是句謊話。」
B說:「上面是句真話。」
「說謊者悖論」和「說謊者循環」是與自然語言的表達方式密切相關的悖論,涉及真假、定義、名稱、意義等語義方面的概念,這類悖論被稱為「語義學悖論」。語義學悖論的實例很多,「格列林(K.Grelling)-納爾遜(L.Nelson)悖論」就饒有趣味,它與形容詞的應用有關:
將形容詞分為兩類,一類稱為「自謂的」,即可對於它們自身成立、對自己為真的。例如,形容詞「Polysyllabic(多音節的)」本身是多音節的,「English(英文的)」本身是英文的,它們都是自謂的。另一類稱為「它謂的」,即對於它們自身不成立、對自己不真的。例如,形容詞「Monosyllabic(單音節的)」是它謂的,因為這個詞不是一個單音節詞;「英文的」也是它謂的,因為這個詞是中文的而不是英文的。問題來了:形容詞「它謂的」是不是它謂的?
得到的結果是:如果「它謂的」是它謂的,那麼會推出「它謂的」不是它謂的,反之亦然。導致了自相矛盾。
集合論悖論與公理化
另一類悖論涉及數學中的集合論,被稱為「數學悖論」或「集合論悖論」。集合論是19世紀70-80年代由德國數學家康托爾創立,它建立在一種無限觀——「實無限」的基礎上。所謂「實無限」,即把「無限」作為一個已經完成了的觀念實體來看待。例如,在集合論中用N={n:n是自然數}表示全體自然數的集合就是如此。需要指出的是,在此之前的幾千年數學發展史中,佔主導地位的是另一種無限觀,即古希臘哲學家亞里士多德所主張的「潛無限」觀念。所謂「潛無限」,是把「無限」作為一個不斷發展著的、又永遠無法完成的過程來看待。例如,把自然數看成一個不斷延伸的無窮無盡的序列1,2,3,…,n,…就是如此。
集合論是數學觀念和數學方法上的一次革命性變革,由於它在解釋舊的數學理論和發展新的數學理論方面都極為方便,因而逐漸為許多數學家所接受。然而,在康托爾創立集合論不久,他自己就發現了問題,這就是1899年的「康托爾悖論」,亦稱「最大基數悖論」。與此同時,還發現了其他集合論悖論,最著名的是1901年的「羅素悖論」:
把集合分成兩類,凡是不以自身作為元素的集合稱為正常集,(例如,自然數集N本身不是一個自然數,因此N是正常集。)凡是以自身作為元素的集合稱為異常集。(例如,所有的非生物的集合F並非生物,因此F是異常集。)每個集合或者為正常集或者為異常集。設V為全體正常集所組成的集合,即V={x:x?埸x},那麼V是不是正常集?
如果V是正常集,由正常集的定義知V?埸V,又因V是全體正常集的集合,所以正常集V∈V,但這說明V不是正常集,是異常集;反之,如果V不是正常集,是異常集,那麼由異常集的定義知V∈V,這說明V是全體正常集組成的集合V的元素,因而V又應該是正常集。
羅素悖論揭示了一個嚴酷的事實:集合論是隱含著邏輯矛盾的,如果把數學建立在集合論的基礎之上,將會使數學大廈從根基上產生深深的裂痕,這種裂痕甚至有可能使整座大廈傾覆。一石激起千層浪,一場關於數學基礎問題的論戰爆發了。
在這場論戰中,最為激進的是以荷蘭數學家布勞威爾為代表的直覺主義學派,他們對集合論採取了全盤否定的態度,並認為「實無限」的觀念是集合論悖論產生的根源。與此相反,另一些數學家走上了改良的道路,他們試圖亡羊補牢,對集合論加以適當的修正,以避免悖論。這方面的代表性成果是公理集合論,它已成為現代數學的一個重要分支。公理集合論採用公理化的方法來刻畫集合和集合的運算,並對康托爾集合論中的「概括原則」作了修正。概括原則可表述為:滿足性質P的所有對象可以組成一個集合S,即S={x:P(x)},其中的P(x)意為「x具有性質P」。這就認定了任何性質可以決定一個集合,於是前述的F 和V名正言順地成了集合,悖論也應運而生。
在公理集合論的ZF系統中,用如下的「分離原則」取代了概括原則:若C是一個集合,則C中滿足性質P的那些元素構成一個集合S={x:x∈C且 P(x)},即在C是集合的前提下,任何性質可以決定它的一個子集。公理化的結果是:只有正常集才能成為集合,異常集則不能,F和V都不是集合,羅素悖論和其他的集合論悖論得以避免。
就公理集合論能避免已有的集合論悖論,並在此基礎上可以進一步發展數學而言,它是成功的。遺憾的是,人們並不能證明公理集合論系統的相容性,即不能證明系統中一定不會推出邏輯矛盾。此外,現代數學中的某些結果需要使用「選擇公理」,但這又將導致某些違背人們直覺的怪論(例如「分球怪論」)。因此,公理集合論的處理方式,尤其是選擇公理的使用,仍有進一步討論的必要。
對悖論的一些深入探討
羅素悖論的發現,也促進了對於悖論(包括語義學悖論)成因的深入思考。1905—1906年間,龐加萊在《數學與邏輯》一文中提出了悖論的根源在於「非直謂定義」的論斷。所謂非直謂定義是指:藉助於一個總體來定義一個概念(或對象),而這個概念(或對象)本身又屬於這個總體。這種定義是循環的(羅素稱為「惡性循環」),或者說是「自我涉及」的。例如,異常集「所有的非生物的集合F 」就是如此。因為,F是藉助於「所有的非生物」這一總體來定義的,而F本身又是這一總體中的一員。考察語義學悖論,也會發現類似的「循環」或「自我涉及」的蹤跡。例如,「說謊者循環」就是A,B兩個人的話彼此循環,而格列林-納爾遜悖論中的「自謂的」和「它謂的」定義,則涉及了形容詞對於自身的真假。
1931年,塔爾斯基(A.Tarski)在《形式化語言中的真概念》一文中,提出了「語言層次」的理論。雖然這一理論主要是針對形式語言的,但對於日常語言中的語義悖論研究也有重要意義。塔爾斯基認為,日常語言在語義上是封閉的:既包含了語言表達式,又包含了陳述這些語言表達式語義性質(例如「真」、「假」)的語句。這是語義悖論產生的根源。要建立實質上適當、形式上正確的關於「真句子」的定義,就必須對語言進行分層處理:被談論的語句屬於某一層次的語言(稱為「對象語言」),而陳述該語句語義性質的語句則屬於高一層次的語言(稱為「元語言」)。「說謊者悖論」就是因為斷言了自身的真假,混淆了語言的層次而造成的。
1975年,當代著名邏輯學家克里普克(S.A.Kripke)在《真理論綱要》一文中提出了解決悖論的新方案。其中的一個核心概念是「有根性」:要判斷一個含有真值謂詞(「真」或「假」)的語句,必須尋找這個語句的「根」——相應的不含真值謂詞的語句。例如,要判斷「『凈水是無色透明的』是真的」這句話的真假,就要看「凈水是無色透明的」這句話對不對,后一句話不包含真值謂詞,並且它的對錯是可以判斷的,因此,前一句話是有根的。只有有根的語句才可以判斷其真假,無根的語句則不行。「說謊者悖論」和「說謊者循環」都是無根的,這是悖論的基本特徵。
新近的悖論研究受到了「情景語義學」的影響,語言邏輯學家注意到:許多語義悖論實際上不僅僅涉及語義,也與說話時的語境(包括語言使用者)等語用因素密切相關。以「說謊者悖論」為例,當某人說「我正在說謊」時,這意味著他在某種語境中表達這句話為真的斷言。但是,「『我正在說謊』是假的」這一語句,卻不能在同樣的語境中陳述,陳述它的是另一種語境。因此,悖論的根源不在於「自我涉及」,而是因為不同的語境。只要分清每一句話的語境,許多所謂的「悖論」就不再是真正的悖論了。