說明目前我們使用的公理系統是不相容的,因為它可以匯出兩個相反的結論(是有理數,也是無理數)。更進一步,這個公理系統下的每一個命題都同時是對的也是錯的,整個數學體系出現了問題。
所以我們就考察一下什麼數學體系還沒有出問題吧。有皮亞諾公理,我們就可以推出有理數。使用戴德金分割我們獲得了實數。隨後我們就可以構造多項式,取極限得到級數。π是sin x的最小正零點(感謝評論指正)。從而任何包含皮亞諾公理的體系都是不相容的,從而無法被採用。
不過題主不必悲傷,ZFC公理還是可以使用的,至少集合論本身還在。其他的數學,但凡涉及到任何數字的,全部灰飛煙滅。如果是這樣,那我們造的樓沒塌、計算機居然還能正常執行,我感覺是奇蹟。
最後,從邏輯學的角度來看,一個包含皮亞諾公理的體系的相容性是無法在體系內證明的。我們證明了“π是有理數”會導致矛盾,有沒有可能“π是無理數”也會導致矛盾呢?或者說,矛盾是有可能內蘊於算數公理體系的:只要算數公理體系相容,我們就永遠無法知道它是否相容,從而我們不得不永遠擔心著這個系統內蘊矛盾。從這一點來看,題主的問題並非空想——它是上世紀希爾伯特、哥德爾、圖靈等等的著名數學家所憂慮的。畢竟在公理化之前,集合論本身就是不相容的(理髮師悖論);數學家們對於我們現在正在使用的系統繼續保持憂慮,完全應當。
Ps. 建議標籤去掉“數論”、“π”,新增“邏輯”。因為,這其實是一道邏輯題hh
PPs. 我也來給一個π是無理數的證明:
引理(Lindemann–Weierstrass定理):若a,b為不同的代數數,則 在Q的代數閉域上線性無關。(引理不證)
證明:由於 和 線性相關,故0和 至少有一個超越,從而 超越。證畢。
說明目前我們使用的公理系統是不相容的,因為它可以匯出兩個相反的結論(是有理數,也是無理數)。更進一步,這個公理系統下的每一個命題都同時是對的也是錯的,整個數學體系出現了問題。
所以我們就考察一下什麼數學體系還沒有出問題吧。有皮亞諾公理,我們就可以推出有理數。使用戴德金分割我們獲得了實數。隨後我們就可以構造多項式,取極限得到級數。π是sin x的最小正零點(感謝評論指正)。從而任何包含皮亞諾公理的體系都是不相容的,從而無法被採用。
不過題主不必悲傷,ZFC公理還是可以使用的,至少集合論本身還在。其他的數學,但凡涉及到任何數字的,全部灰飛煙滅。如果是這樣,那我們造的樓沒塌、計算機居然還能正常執行,我感覺是奇蹟。
最後,從邏輯學的角度來看,一個包含皮亞諾公理的體系的相容性是無法在體系內證明的。我們證明了“π是有理數”會導致矛盾,有沒有可能“π是無理數”也會導致矛盾呢?或者說,矛盾是有可能內蘊於算數公理體系的:只要算數公理體系相容,我們就永遠無法知道它是否相容,從而我們不得不永遠擔心著這個系統內蘊矛盾。從這一點來看,題主的問題並非空想——它是上世紀希爾伯特、哥德爾、圖靈等等的著名數學家所憂慮的。畢竟在公理化之前,集合論本身就是不相容的(理髮師悖論);數學家們對於我們現在正在使用的系統繼續保持憂慮,完全應當。
Ps. 建議標籤去掉“數論”、“π”,新增“邏輯”。因為,這其實是一道邏輯題hh
PPs. 我也來給一個π是無理數的證明:
引理(Lindemann–Weierstrass定理):若a,b為不同的代數數,則 在Q的代數閉域上線性無關。(引理不證)
證明:由於 和 線性相關,故0和 至少有一個超越,從而 超越。證畢。