众所周知,在这个世界上,合乎“逻辑”的并不一定合乎“事实”,而合乎“事实”的有时也很难从“逻辑”上讲通。在人类科技的发展史上,这种情况曾多次出现,每一次的解决过程都历经波折,但当问题完美解决之后,也大大地推动了人类科技的发展。比如“非欧几何”的诞生,就是完全从“纯逻辑演绎”开始的,由于所得出的结论与“常识”相悖,与“事实”不符,以至于遭到了整个学界的嘲讽。但是“非欧几何”走到今天,却成了“现代数学大厦”的一个重要分支。在人类数学的发展史上,正是由于“逻辑”与“事实”的对立统一不断演化,才一次又一次地开启了数学新纪元。这到底是怎么回事呢?还得从遥远的“芝诺悖论”说起。

“芝诺悖论”是“逻辑”与“事实”完全相悖的一个典范例:它在“逻辑”上无懈可击,但在“事实”上却可以轻易推翻。比如“芝诺悖论”的四大悖论之一的“阿基里斯追乌龟”给数学家们所带来的困惑,影响了上千年之久。

阿基里斯是古希腊神话里最擅长奔跑的大神,有一天这位大神闲来无事,决定和乌龟来一场短跑比赛。由于阿基里斯的速度是乌龟十倍,所以特别地傲慢,就让乌龟在前面100米的地方做为起跑线。结果信号枪一响,这位吹牛的大神就杯具了,因为当阿基里斯跑完100米来到乌龟的起跑线时,乌龟也已经又向前爬了10米。当阿基里斯再跑完10米时,乌龟又向前爬了1米,当阿基里斯跑完这1米时,龟又向前跑了1分米。就这样,阿基里斯永远都追不上乌龟!

“阿基里斯追乌龟”的悖论在逻辑上是天衣无缝的,假如这是一个无法用“事实”验证的“逻辑”,很多人都会坚信这个“逻辑”所反映的“事实”也是正确的。但是遗憾的是,这个“逻辑”很容易用“事实”将它推翻。这个悖论让数学家们感到非常担忧,如果在数学中出现了类似的无懈可击的“逻辑”,却又无法用“事实”去证明它的正确与否的时候,那么以此为基础建立起来的“数学体系”还可靠吗?

因而在“芝诺悖论”提出来之后的上千年时间里,数学家们都谨慎地对待数学中的“纯逻辑演绎”的问题。比如,在“第一次数学危机”之后,人们发现了“有理数系”的缺陷,将数系扩充到了“实数系”,但人们对“实数系”的研究的步伐忽然停了下来,这一停就是上千年之久,这就是为了避免“纯逻辑演绎”所带来的“不可靠性”。

在“实数系”沉默的一千多年里,数学家们都在忙啥呢?数学家们都在忙着研究“几何学”,因为数学家们认为以“几何”为基础的“逻辑”推演,在“事实”上验证起来是显而易见的。正是在这种思想的指导下,古希腊数学家欧几里德在总结前人经验的基础上,以五条显而易见的、普遍公认的“几何事实”做为“公理”,然后进行层层推演,完成了史诗级巨著《几何原本》。

为了避免“纯逻辑演绎”所带来的弊端,欧几里德在选用“几何学”的名称或术语,都是人们从具体的“生产实践”中“抽象”出来的,将那些“不证自明”、大家公认的简单事实做为“公理”,再经严密的“逻辑推演”而作为“定理”,然后再用这些“定理”去解决人们在生活、生产中的具体问题,《几何原本》的“公理化体系”,经过人们的千百次的“事实”验证,都是无懈可击的,因而在接下来的一千多年里,一直是学界公认的权威,吸引了包括牛顿、爱因斯坦在内的一众铁杆粉丝。

少年时期的牛顿爱因斯坦并不是神童,脑瓜子看起来还没有普通人那么灵光,但几乎都是在深入地学习了《几何原本》之后,仿佛一夜之间醍醐灌顶,脑瓜子活络起来了。牛顿的考官曾经批评牛顿的几何基础太弱,将来恐怕是一事无成。一向高傲的牛顿被泼冷水之后深受打击。一次偶然的机会买来《几何原本》,刻苦钻研。最终打破了考官诅咒似的预言,成为一代科学巨匠,模仿《几何原本》的逻辑体系,写下了另一部具有划时代意义的史诗级巨著《自然哲学的数学原理》,英国正是在这部巨著的指导下,率先完成了工业革命,成为了世界第一强国。而同时期的清朝政府视数学为“奇技淫巧”,难登大雅之堂,因而当时的数学发展几乎处于停滞的状态。落后就要挨打,数学的落后导致了科技的全面落后,帝国主义的坚船利炮敲开了我们的国门,导致我们的祖国和民族遭受了百年的屈辱史。

由此可见,《几何原本》对后世的影响是无比巨大的,但是,任何伟大的作品都会有它的局陷性,人们在享受《几何原本》所带来的丰硕成果时,也陷入了《几何原本》所带来的思维囚笼。当数学家罗巴切夫斯基和黎曼以《几何原本》的第五公设为基础,用“纯逻辑演绎”的方法创立了与“欧氏几何”完全不同的“非欧几何”体系时,那个时代的学界权威对他的工作充满了置疑。

人们对“非欧几何”的怀疑,归根结底还是人们对“芝诺悖论”式的“纯逻辑演绎”的警惕,认为“非欧几何”虽然在“逻辑”上无懈可击,但是却与“事实”不符,在现实中根本找不出如“非欧几何”所说的“三角形内角和大于180度”和“三角形的内角和小于180度”的情况。

直到爱因斯坦的“狭义相对论”遭遇瓶颈之后,发现“非欧几何”的“时空理论”是正好可以突破这个瓶颈的有力工具,于是,具有划时代意义的“广义相对论”诞生了。

然而,以“非欧几何”为基础的“广义相对论”,人们对其同样有着“芝诺悖论”式的担忧,因而被人们冷落了半个世纪之久。直到20世纪60年代,人们发现了“强引力天体(中子星)”和“3K宇宙背景辐射”,才使得“广义相对论”焕发出了蓬勃的生机。在今天,“广义相对论”已经得到了越来越多的“事实”的验证,已成为“物理研究”的重要理论基础,与“量子力学”共同成为了“现代物理学”的两大支柱理论。

“广义相对论”的成功,打破了自伽利略和牛顿的年代以来,物理学必须是一门“实验科学”的思维,特别是“量子力学”和“弦理论”的蓬勃发展,“现代物理”已经很难用“实验”去验证。

但是,无法用“事实”验证的“逻辑”终归是不完美的,由于“实验”上的局限性,导致今天的“理论物理”依然是一个未完成的体系,它的发展虽然前途光明,但是道路难免会坎坷曲折。人们说,近一百年来,物理的发展似乎已经遇到了瓶颈,要想让“物理学”能够突破瓶颈,还是必须拥有越来越多的“实验结果”。

这依然延续着“芝诺悖论”带给人们的提醒:“逻辑”与“事实”,终究是不可偏废的,“逻辑”与“事实”的完美统一,依然是科学至高无上的追求。