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    June 24

    数学悖论奇景

      “悖论”这个词的意义比较丰富,它包括一切与人的直觉和日常经验相矛盾的数学结论。那些结论会使我们惊讶无比。悖论主要有三种形式:1.一种论断看起来好象肯定错了,实际上却是对的(佯谬);2.一种论断看起来好象肯定对了,实际上却错了(似是而非);3.一系列理论看起来好象无懈可击,却导致了逻辑上自相矛盾。
      悖论有点象变戏法,人们看完以后,几乎没有一个不惊讶得马上就想知道:“这套戏法是怎么搞成的?”当把技巧告诉他后,他便不知不觉地被引进深奥而有趣的数学世界中。
      著名的《科学美国人》杂志社编的《数学悖论奇景》中,有不少生动而奇妙的题目,下面几则便选自其中。有的题目作了简略的分析,有的只提出问题,留侍读者去思索。
      1.唐·吉诃德悖论
      小说《唐·吉诃德》里描写过一个国家,它有一条奇怪的法律,每个旅游者都要回答一个问题:“你来这里做什么?”回答对了,一切都好办;回答错了,就要被绞死。
      一天,有个旅游者回答:“我来这里是要被绞死。”
      旅游者被送到国王那里。国王苦苦想了好久:他回答得是对还是错?究竟要不要把他绞死。如果说他回答得对,那就不要绞死他——可这样一来,他的回答又成了错的了!如果说他回答错了,那就要绞死他——但这恰恰又证明他回答对了。实在是左右为难!
      2.梵学者的预言
      一天,梵学者与他的女儿苏耶发生了争论。
      苏椰:你是一个大骗子,爸爸。你根本不能预言未来。
      学者:我肯定能。
      苏椰:不,你不能。我现在就可以证明它!
      苏椰在一张纸上写了一些字,折起来,压在水晶球下。她说:
      “我写了一件事,它在3点钟前可能发生,也可能不发生。请你预言它究竟是不是会发生,在这张白卡片上写下‘是’字或‘不’字。要是你写错了,你答应现在就买辆汽车给我,不要拖到以后好吗?”
      “好,一言为定。”学者在卡片上写了一个字。
      3点钟时,苏椰把水晶球下面的纸拿出来,高声读道:“在下午3点以前,你将写一个‘不’字在卡片上。”
      学者在卡片上写的是“是”字,他预言错了:“在下午3点以前,写一个‘不’字在卡片上”这一件事并未发生。但如果他在卡片上写的是“不”呢?也还错!因为写“不”就表示他预言卡片上的事不会发生,但它恰恰发生了——他在卡片上写的就是一个‘不’字。
      苏椰笑了:“我想要一辆红色的赛车,爸爸,要带斗形座的。”
      3.意想不到的老虎
      公主要和迈克结婚,国王提出一个条件:
      “我亲爱的,如果迈克打死这五个门后藏着的一只老虎,你就可以和他结婚。迈克必须顺次序开门,从1号门开始。他事先不知道哪个房间里有老虎,只有开了那扇门才知道。这只老虎的出现将是料想不到的。”
      迈克看着这些门,对自己说道:
      “如果我打开了四个空房间的门,我就会知道老虎在第五个房间。可是,国王说我不能事先知道它在哪里,所以老虎不可能在第五个房间。”
      “五被排除了,所以老虎必然在前四个房间内。同样的推理,老虎也不会在最后一个房间——第四间内。”
      按同样的理由推下去,迈克证明老虎不能在第三、第二和第一个房间。迈克十分快乐,他满怀信心地去看门。使他惊骇的是,老虎从第二个房间跳了出来。
      迈克的推理并没有错,但他失败了。老虎的出现完全出乎意料,表明国王遵守了他的诺言。也许,迈克进行推理的本身就与国王关于老虎“料想不到”的条件发生了矛盾。迄今为止,逻辑学家对于迈克究竟错在哪里还末得到一致意见。
      4.钱包游戏
      史密斯教授和两个学生一道吃午饭。教授说:“我来告诉你们一个新游戏。把你们的钱包放在桌子上,我来数里面的钱。钱少的人可以赢掉另一个钱包中的所有钱。”
      学生甲想:“如果我的钱多,就会输掉我这些钱;如果他的多,我就会赢多于我的钱。所以赢的要比输的多,这个游戏对我有利。”