数学中的形式可表达性与本体论承诺的间隙
我们先从基础的概念开始。一个形式系统,比如一阶逻辑系统或皮亚诺算术,由一组明确的符号、语法规则(构成合式公式)和推理规则(如分离规则)组成。它就像一个精确的语言机器,能生成一系列语句(定理)。形式可表达性,指的是在这个系统内,我们能通过其符号和语法,对某个数学概念、性质或关系进行编码和陈述的能力。例如,在皮亚诺算术中,我们可以用一个复杂的公式来表达“x 是一个素数”这个概念。
然而,本体论承诺追问的是:当我们接受并使用一个数学理论时,我们是否有义务相信哪些类型的实体是真实存在的?例如,如果理论中包含了关于“数”的量化陈述(如“存在一个大于 2 的偶数”),实在论者认为这承诺了“数”作为抽象对象的真实存在。形式系统是承载这些陈述的框架。
现在,关键问题浮现了:形式系统能够表达的内容,与它在哲学上被认为承诺了何种本体论之间,往往存在一个间隙。这个间隙体现在几个层面:
-
表达的超额性:一个形式系统可能拥有足够丰富的语言,去表达超出其“初衷”或直观解释的对象和性质。例如,集合论的语言极其强大,能定义和谈论各种各样的数学实体,无论其是否在物理世界中有对应。系统自身不“选择”承诺什么,它只是提供表达工具。承诺的判定来自系统外的解释者(数学家、哲学家),他们需要决定如何诠释系统中的量化域(论域)。因此,可表达性本身并不自动带来特定的本体论承诺。
-
解释的多样性:同一个形式系统通常允许多种不同的解释(模型)。一个陈述在某个解释下为真,在另一个解释下可能为假。例如,群论的公理可以解释为整数加法,也可以解释为几何图形的旋转。系统的形式可表达性不固定其指称,它的本体论承诺是“开放”的,取决于我们选择哪个模型。这就产生了间隙:系统可表达关于“群元素”的定理,但这些元素的本体论身份(是数字、变换还是其他)并不由系统本身决定。
-
本体论的中立性倾向:一些哲学立场(如某些形式主义或模态结构主义)认为,数学实践的核心在于操作符号和遵循规则,而非承诺抽象对象。从这个角度看,形式系统的可表达性是一种有用的、不涉及实在的“游戏”。形式可表达性允许我们进行推导和计算,而不必对表达式的指称做出强烈的本体论断言。这里,间隙被刻意维持和利用,将本体论承诺最小化。
-
不可表达性与承诺的隐含性:相反的情况也存在。有些我们直觉上认为理论应“关乎”的本体论范畴,可能在形式系统中无法被完全或恰当地表达。例如,在标准的一阶算术中,我们无法在系统内定义一个“真”的谓词来适用于系统自身的所有语句(塔斯基不可定义定理)。我们对“自然数”的整体性直观理解,可能超越了任何单一形式系统的完全表达。然而,我们使用这个理论时,可能仍然持有一种关于自然数总体的本体论承诺。这种承诺部分地存在于我们使用理论的意图和元理论视角中,而非完全被形式可表达性所捕获。
总结来说:形式可表达性提供了可能性——我们能够说什么。本体论承诺涉及解释和信念——我们认为我们说什么时意味着什么,以及这要求什么存在。这两者之间的“间隙”,正是数学哲学中关于数学对象是“被发现”还是“被发明”、语言如何关联于实在、以及形式系统在多大程度上捕捉数学实在等核心争论的发生地。理解这个间隙,有助于我们看清形式系统的力量与局限,以及数学实践中语言使用与哲学解释之间的复杂互动。