这个问题有三层答案,从浅到深:

1. 定义层面:因为"2"就是这么定义的

在皮亚诺公理体系里,自然数从0开始,靠"后继"一个个生成:1是0的后继,2是1的后继。加法也有定义:a+0=a,a+S(b)=S(a+b)(S表示"后继")。

推导如下:
1+1 = 1+S(0) = S(1+0) = S(1) = 2

所以1+1=2不是被"发现"的真理,而是定义和规则推出来的必然结果。"2"这个符号本身就是"1的下一个"的名字。

2. 逻辑层面:罗素证明了几百页

罗素和怀特海在《数学原理》里想把数学彻底还原成纯逻辑,结果证明1+1=2写到了第一卷后段才完成,书里还自嘲说"这个命题偶尔有用"。难点不在算术,而在于要先从零定义清楚什么是"数"、什么是"集合"、什么是"相加"。

3. 哲学层面:为什么它和现实吻合

一个苹果加一个苹果是两个苹果,这是因为我们设计数字系统时,就是在抽象现实中"可分离、可计数的对象"。但它并非处处适用:一滴水加一滴水还是一滴水,1升水加1升酒精不到2升。数学在形式上必然为真,但能否套用到现实,取决于对象是否满足"可计数、互不干扰"的前提。

顺带一提,国内常说的"陈景润证明1+2"是哥德巴赫猜想的术语,跟算术上的1+1=2无关,是两回事。

一句话总结: 1+1=2在数学里是定义推出的必然,在现实里是一个好用的模型,但模型有适用边界。