Как философы формально характеризуют математические объекты?

В статье Стэнфордской философской энциклопедии «Платонизм в философии математики» дается следующая формализация существования математического объекта:

Существование можно формализовать как «∃xMx», где «Mx» сокращает предикат «x — математический объект», который истинен для всех и только для объектов, изучаемых чистой математикой, таких как числа, множества и функции.

Мне любопытно, как эти объекты строго определяются и отличаются от других объектов. Ясно, что какая-то естественная интуиция подсказывает, что функция является математическим объектом, а гора — нет. Однако я не уверен, является ли удовлетворительным различие между тем, что функция изучается в чистой математике, а гора — нет: кажется, что если бы все люди перестали изучать математику (или если бы мы вообще никогда не начинали), функция останется математическим объектом, а гора никогда им не станет, независимо от действий людей.

Возможно, функция так и останется математической, а гора никогда ею не станет, но только потому, что «математическое» уже имеет значение, данное ему... людьми. Было бы мало смысла спрашивать, что является математическим, а что нет в деятельности инопланетной расы с радикально отличающимися органами чувств, интеллектом и историей, или вообще никакими, поскольку эти понятия также могут быть неприменимы к ним. Сфера претерпела очень человеческую историческую эволюцию от очень человеческих способов обращения с объектами и моделями, см. Что делает что-то математикой?

Ответы (3)

SEP узко характеризует то, как математика понимается в платонизме. Например, Плотин в своих «Эннеадах» пишет:

Математика, которую он, как ученик по своей природе, усвоит очень легко, будет предписана для обучения его абстрактному мышлению и вере в бестелесное. Нравственное существо по природному характеру, он должен быть ведом, чтобы сделать свою добродетель совершенной. После математики он должен пройти курс диалектики и стать знатоком науки.

Это более или менее происходит от Платона. Отсюда и платонизм. Сосредоточиться на онтологическом статусе математики, исключив все остальное в платонизме, значит, например, при исследовании статуи отмечать только пальцы ног и не рассматривать статую в целом.

То, что считается математическим объектом, в конечном счете условно. Числа, множества, отношения, функции и т. д. использовались задолго до того, как было доступно какое-либо онтологически строгое определение того, что такое математический объект, и до того, как стали доступны какие-либо математически строгие определения этих объектов.

Исследования Фреге, Рассела, Цермело, Френкеля и других в начале 20 века показали, что множества можно считать базовыми математическими объектами в том смысле, что

  1. большинство других объектов (числа, отношения, функции и т. д.) могут быть определены как специальные множества, т.е. наборы со специальными свойствами
  2. большая часть математики может быть переформулирована в аксиомах теории множеств (например, аксиомы Цермело и Френкеля)

Эти аксиомы вместе можно рассматривать как неявно определяющие, что такое множества. Это понимание является важной вехой в философии математики (и, собственно, онтологии). Прежде чем набор из нескольких аксиом был принят в качестве определения, были написаны толстые книги о том, какими могут быть множества. Но безрезультатно.

Хотя капля горечи осталась. С онтологической точки зрения было бы прекрасно, если бы математика, основанная на множествах, не только исключительно хорошо работала в естественных науках, но и если бы можно было доказать непротиворечивость множества аксиом. Однако, как показал Гедель в 1931 году, это (я упрощаю здесь) невозможно.

Поэтому, на мой взгляд, лучшим аргументом в пользу существования математических объектов остается успех целостной системы естественных наук, в которой эти математические объекты играют столь важную роль.

Мне нравится твое объяснение. Математические объекты, которые следуют из нескольких основных определенных аксиом.
Нет, ваш аргумент просто неверен. Нет абсолютно никаких веских аргументов в пользу существования вселенной ZFC (т. е. встраивания модели ZFC в реальный мир). До сих пор все известные математические теоремы, которые имеют конкретную интерпретацию в реальном мире, могут быть выражены и доказаны в HOA (арифметика высшего порядка), которая намного слабее, чем BZ (ограниченный Zermelo), а BZ, в свою очередь, намного слабее, чем ограниченный ZFC, чтобы не сказать полный ZFC. Кроме того, минимум математики, необходимый нам для получения всех известных реальных приложений, — это всего лишь ACA, намного слабее, чем HOA.
Однако вы можете исправить свой аргумент, если будете менее небрежны в своем заключении. А именно, вы можете заявить, что естественные науки настолько сильно зависят от истинности теорем ВДА (правильно интерпретированных в реальном мире), что это очень хорошо оправдывает осмысленность ВДА . Это все еще не обязательно оправдывает существование , поскольку, например, нет никаких доказательств того, что существует какое-либо физическое воплощение останавливающегося оракула. Тем не менее четкость определения проблемы остановки как концепции , а не как физического объекта, вполне оправдана. Концептуальные наборы вне ВДА? Не так много.

Являются ли математические объекты независимыми объектами, т. е. являются ли они объективными, — вопрос, по-видимому, вытекающий из термина « платонизм» в записи SEP. Если вас интересуют математические объекты как человеческие конструкции, я бы рекомендовал взглянуть на интуиционистский философский подход.

Одно различие вполне устоялось: математические объекты являются абстрактными сущностями, т. е. они не находятся ни во времени, ни в пространстве. Фреге предположил, что число n — это класс множеств, содержащих n элементов. В некотором смысле это верно для определений в теории множеств.

Каждое число имеет в качестве ссылки набор. Существует аксиоматическая система, которая

  1. подразумевает существование пустого множества (наш первый объект);
  2. отвергает правила (вещи, которые не являются множествами);
  3. Позволяет построить бесконечно много наборов с пустым набором.

Пустое множество считается нулем, потому что оно не имеет элементов. Из него строятся другие натуральные числа.

Пример построения А. АКСИОМА ПАРЫ: Если у вас есть множества x и y, то множество {x,y} существует.

Ну, предположим, что x=y= ∅ (пустое множество). Тогда {∅, ∅} существует, тождественно {∅} (по аксиоме экстенсиональности).

(Теперь у нас есть другой набор: {∅} ({∅}=1}, который отличается от ∅ и является преемником нуля)

B. Учитывая любое число, мы можем произвести его преемник. Для любого n+1 n +1 — это множество, состоящее из элементов n и самого n.

Этот процесс строит слои множеств (в терминах количества или, правильнее, его мощности ) и охватывает все натуральные числа и действительные числа.

Однако не все наборы создаются с последующими операциями. Те, которые не являются, называются предельными кардиналами , и они определяют мощность бесконечностей чисел. Эти предельные кардиналы также бесконечны в процессе бесконечного применения аксиомы частей к предельным кардиналам, что доказало установление разницы в количествах между любым набором и набором его частей.

Итак, их бесконечно много бесконечностей. Если вы так не думаете, вы придете к противоречию, подобному тому, которое мы находим, пытаясь угадать наибольшее натуральное число. Для любого n n + 1 больше. Для любого предельного кардинального множество его частей больше.

Например, именно так вы определяете числа в теории множеств. Математика в целом не эквивалентна теории множеств, но теория множеств охватывает широкий круг тем.