2018-06-03, 12:07 PM
VỀ TÍNH BẤT TOÀN: TỪ PASCAL ĐẾN GODEL
(On the Incompleteness: From Pascal to Godel)
Blaise Pascal và Kurt Godel là hai nhà toán học vĩ đại sống cách nhau ba thế kỷ, nhưng có những điểm rất tương đồng về mặt tư tưởng: Pascal là người đầu tiên chỉ ra tính bất toàn của Toán học, Godel là người đặt dấu chấm hết cho cuộc thảo luận về tính đầy đủ của toán học khi ông loan báo Định lý Bất toàn. Không rõ Godel có chịu ảnh hưởng gì từ Pascal hay không, nhưng cuộc gặp gỡ tư tưởng giữa hai thiên tài này chắc chắn là một chủ đề rất thú vị và có nhiều ý nghĩa để tiếp tục suy ngẫm.
[1] – GODEL ĐI TRƯỚC THỜI ĐẠI CỦA ÔNG QUÁ XA
Cách đây ngót hai chục năm, khi mới chân ướt chân ráo đến Úc, tôi bị shock khi trông thấy một định lý toán học vĩ đại mà mấy chục năm trước đó ở Việt Nam tôi không hề biết, không hề được nghe ai nói đến. Đó là Theorem of Incompleteness của Kurt Godel, ra đời năm 1931, mà lẽ ra thế hệ tôi, sinh viên ngành Toán Đại học Tổng hợp Hanoi những năm đầu thập kỷ 1960, phải biết rõ và thuộc làu. Vậy mà chúng tôi không hề biết. Rõ ràng có một cái gì đó không ổn. Tại sao một định lý quan trọng như thế mà không ai nhắc đến? Ký ức tôi vẫn ghi nhớ hình ảnh Giáo sư Tạ Quang Bửu những năm đầu thập kỷ 1960 rất hăng hái truyền bá các tư tưởng toán học hiện đại. Trí nhớ mách tôi rằng ông nhiệt tình cổ võ tư tưởng Bourbaki (một trường phái toán học Pháp chạy theo đường lối Siêu-Toán-học của David Hilbert) và chẳng hề đả động gì đến Godel. Có nghĩa là đến tận những năm 1960, đường lối Siêu-Toán-học của Hilbert vẫn còn khuynh đảo thế giới, mặc dù về lý thuyết, nó đã bị định lý của Godel bác bỏ từ 1931 (1). Thế mới biết sự lấn lướt của trường phái Hilbert thật ghê gớm. Một bộ óc uyên bác với trái tim khoa học rực cháy như GS Tạ Quang Bửu cũng bị cuốn theo Bourbaki, chẳng quan tâm gì tới Godel. Thậm chí có thể ông không hề biết Godel, bởi nếu biết thì rất khó để cưỡng lại sức hấp dẫn của nó. Sự thật này nói lên rằng không phải vì Việt Nam nghèo thông tin nên thế hệ tôi không biết gì về Godel, mà chắc chắn phải có một cái gì đó không ổn trong thế giới toán học làm cho tên tuổi Godel bị chìm đi. Để tìm hiểu hiện tượng này, gần đây người ta đã tiến hành một cuộc thăm dò dư luận, với ba tên tuổi lớn trong khoa học thế kỷ 20 là Einstein, Heisenberg và Godel. Kết quả: 100% người được hỏi đều biết Einstein là ai; khoảng 50% biết Heisenberg; dưới 5% biết Godel. Đó là thăm dò gần đây. Nếu thăm dò vào thời điểm 1960, khi Bourbaki đang nổi như sóng cồn (được ca ngợi là “Euclid của thế kỷ 20”), thì e rằng không ai biết Godel!
Cách đây ngót hai chục năm, khi mới chân ướt chân ráo đến Úc, tôi bị shock khi trông thấy một định lý toán học vĩ đại mà mấy chục năm trước đó ở Việt Nam tôi không hề biết, không hề được nghe ai nói đến. Đó là Theorem of Incompleteness của Kurt Godel, ra đời năm 1931, mà lẽ ra thế hệ tôi, sinh viên ngành Toán Đại học Tổng hợp Hanoi những năm đầu thập kỷ 1960, phải biết rõ và thuộc làu. Vậy mà chúng tôi không hề biết. Rõ ràng có một cái gì đó không ổn. Tại sao một định lý quan trọng như thế mà không ai nhắc đến? Ký ức tôi vẫn ghi nhớ hình ảnh Giáo sư Tạ Quang Bửu những năm đầu thập kỷ 1960 rất hăng hái truyền bá các tư tưởng toán học hiện đại. Trí nhớ mách tôi rằng ông nhiệt tình cổ võ tư tưởng Bourbaki (một trường phái toán học Pháp chạy theo đường lối Siêu-Toán-học của David Hilbert) và chẳng hề đả động gì đến Godel. Có nghĩa là đến tận những năm 1960, đường lối Siêu-Toán-học của Hilbert vẫn còn khuynh đảo thế giới, mặc dù về lý thuyết, nó đã bị định lý của Godel bác bỏ từ 1931 (1). Thế mới biết sự lấn lướt của trường phái Hilbert thật ghê gớm. Một bộ óc uyên bác với trái tim khoa học rực cháy như GS Tạ Quang Bửu cũng bị cuốn theo Bourbaki, chẳng quan tâm gì tới Godel. Thậm chí có thể ông không hề biết Godel, bởi nếu biết thì rất khó để cưỡng lại sức hấp dẫn của nó. Sự thật này nói lên rằng không phải vì Việt Nam nghèo thông tin nên thế hệ tôi không biết gì về Godel, mà chắc chắn phải có một cái gì đó không ổn trong thế giới toán học làm cho tên tuổi Godel bị chìm đi. Để tìm hiểu hiện tượng này, gần đây người ta đã tiến hành một cuộc thăm dò dư luận, với ba tên tuổi lớn trong khoa học thế kỷ 20 là Einstein, Heisenberg và Godel. Kết quả: 100% người được hỏi đều biết Einstein là ai; khoảng 50% biết Heisenberg; dưới 5% biết Godel. Đó là thăm dò gần đây. Nếu thăm dò vào thời điểm 1960, khi Bourbaki đang nổi như sóng cồn (được ca ngợi là “Euclid của thế kỷ 20”), thì e rằng không ai biết Godel!
Thật là trớ trêu, trong khi thiên hạ không thèm biết Godel là ai thì nhà bác học vĩ đại nhất thế kỷ 20 là Einstein lại “mê” Godel đến nỗi nói với mọi người rằng ông đến trường đại học chỉ cốt để gặp Godel (hai ông cùng là giáo sư Viện nghiên cứu cao cấp ở Princeton của Mỹ trong thập kỷ 1940). Từ đó suy ra rằng, chỉ có thiên tài mới nhận ra thiên tài, chỉ có anh hùng mới nhận ra anh hùng. Kẻ tầm thường không nhận ra anh hùng, thậm chí còn đố kị ghen ghét anh hùng. Đó là lẽ đời. Thế giới toán học cũng không phải là ngoại lệ.
Tóm lại, dưới ánh sáng của lịch sử khoa học, không quá khó hiểu để giải thích vì sao tên tuổi Godel bị chìm trong thế kỷ 20. Đơn giản vì tư tưởng của Godel đã vượt quá xa những nhà toán học cùng thời. Đa số không hiểu ông, một thiểu số ngấm ngầm chống lại ông, cố tình tảng lờ định lý của ông, vì định lý ấy làm tan giấc mộng vàng của họ – giấc mộng Siêu-Toán-học.
Thực ra không phải chỉ có Einstein mới nhận ra Godel. Một nhân vật xuất chúng khác không thể không nhắc đến, đó là John Von Newman, cha đẻ của chiếc computer đầu tiên. Newman vốn là một nhà toán học xuất sắc đi theo Chương trình Hilbert. Nhưng lúc đang ở Mỹ, ngay khi vừa biết Định lý Bất toàn, ông lập tức ngừng các bài giảng về Chương trình Hilbert, và thay thế bằng bài giảng về Định lý Godel. Tuy nhiên cá nhân Newman không đủ lực để chống lại cỗ máy hùng hậu của Chương trình Hilbert trên toàn thế giới. Bản thân Hilbert lúc ấy vẫn còn sống. Ông không hề thay đổi quan điểm, thậm chí vẫn tiếp tục viết sách truyền bá chương trình của mình. Ông mất năm 1943 và không một lúc nào hé răng thừa nhận Định lý Bất toàn, thừa nhận thất bại của bản thân. Những người chịu ảnh hưởng của ông cũng vậy. Trường phái Bourbaki là thí dụ điển hình. Thậm chí tư tưởng Bourbaki lan cả vào trường học, tạo nên trào lưu “Toán học Mới” (Nouvelles Mathématiques), gây nên thảm họa giáo dục tại Pháp trong những năm 1950-1960. GS Phạm Xuân Yêm ở Pháp (2), trong một email trao đổi với tôi, cho biết chính ông là một nạn nhân của Toán học Mới. Ông chán nó đến mức bỏ ban Toán, chuyển sang ban Vật lý. Những người tỉnh táo sáng suốt như GS Yêm không nhiều. Toán học Mới đã sụp đổ tại Pháp, nhưng di căn của nó vẫn có thể thấy tại Việt Nam. Và bây giờ xin trở lại với Godel.
Cuối thế kỷ 20, thời thế đã thay đổi, gió đã đổi chiều. Khoa học computer đã làm cho nhân loại giật mình để tái khám phá ra một Godel vĩ đại. Bây giờ tôi phải kể tiếp câu chuyện ở trên. Ngay khi mới đến Úc, tôi đã thích sục sạo trong thư viện và hiệu sách. Hồi ấy internet còn sơ khai lắm, nên sách là nguồn thông tin chủ yếu. Bước chân vào một hiệu sách sang trọng đối diện với Broadway Shopping Centre, một hình ảnh nổi bật đập vào mắt tôi, đó là mô hình Tam giác Penrose, nhan nhản trên các trang bìa của nhiều cuốn sách về Godel.
Sự thật trớ trêu thế đấy! Một khám phá từ 1931, vậy mà cuối thế kỷ 20 mới nở rộ trên diễn đàn học thuật. “Better late than never”, muộn còn hơn không bao giờ! Tôi vớ lấy sách, ngắm nghía Tam giác kỳ cục của Penrose. Cấu trúc bất khả (impossible structure) của nó kích thích trí tò mò của tôi. Và chỉ cần lướt qua vài trang đầu tôi đã choáng váng biết ngay mình đã va phải một bức tường của một lâu đài kỳ vĩ về tư tưởng – Theorem of Incompleteness của Kurt Godel. Tam giác Penrose là một minh họa tiêu biểu cho tư tưởng đó.
Mua sách về đọc. Càng đọc càng thấy hấp dẫn, càng vỡ nhẽ ra rằng định lý này quá quan trọng, nó như một túi khôn hơn là một câu chuyện thuần túy toán học. Tôi viết ngay một bài báo với tiêu đề “Possible & Impossible”, gửi tới tạp chí SIGNS of the Times, và lập tức được hoan nghênh. Nhưng thiết thực hơn, tôi gửi ngay thông tin về Godel tới các diễn đàn tiếng Việt cả trong lẫn ngoài nước. Kể từ đó, Theorem of Incompleteness đã được Việt Nam hóa dưới tên gọi Định lý Bất toàn.
Tên gọi ấy bật ra từ trong tâm khảm tôi ngay sau khi tôi nắm bắt được tư tưởng cơ bản của nó. Tôi không dịch, mà cảm – cảm thấu ý nghĩa của định lý để bật ra tên gọi của nó. Nếu dịch thì phải là “định lý về tính không đầy đủ”. Nhưng mấy chữ “không đầy đủ” trong tiếng Việt không đủ để làm rõ tư tưởng của định lý này. Thật vậy, định lý Godel đã chỉ ra rằng toán học không thể đầy đủ; muốn đầy đủ thì không tránh khỏi mâu thuẫn; muốn tránh mâu thuẫn thì phải chấp nhận không đầy đủ; trong toán học tồn tại những mệnh đề bất khả quyết định (undecidable) – không thể chứng minh và cũng không thể phủ nhận,…
Tóm lại, Toán học là bất toàn! Đó là cảm nhận trực tiếp của tôi về định lý của Godel, sau khi đọc cuốn “Impossibility” của John Barrow. Tôi thực sự mê cuốn sách đó vì tính triết học của nó. Thật vậy, Định lý Godel kéo theo hàng loạt hệ quả triết học về nhận thức, hối thúc chúng ta điều chỉnh lại cách nhìn về thế giới, nếu không muốn trở nên lạc hậu hoặc sai lầm ngộ nhận, giống như sự ngộ nhận của những người chạy theo Siêu-Toán-học ngộ nhận về bản chất của Toán học, tưởng rằng Toán học là những chân lý khách quan hoàn toàn độc lập với thế giới hiện thực, độc lập với bộ não của con người, và trước sau con người sẽ khám phá ra tất cả những chân lý khách quan đó. Định lý Godel chứng minh rằng đó ngộ nhận và không tưởng.
Định lý Godel dạy rằng Toán học xét cho cùng cũng chỉ là một tập hợp những kinh nghiệm của con người, giống như các dạng nhận thức khác. Toán học không cao hơn và cũng không thấp hơn các dạng nhận thức khác. Toán học cùng với các dạng nhận thức khác bổ sung cho nhau để cùng mô tả hiện thực. Mỗi dạng nhận thức có những đặc thù riêng, ưu thế riêng, nhưng không mâu thuẫn với nhau, mà bổ sung cho nhau. Hóa ra Định lý Bất toàn cũng dẫn tới hệ quả phù hợp với Nguyên lý Bổ sung (Complementarity Principle) của Niels Bohr. Đúng là tư tưởng lớn gặp nhau!
Vì thế đối với tôi, trong gần hai chục năm qua, câu chuyện về bất toàn trở thành chủ đề hấp dẫn nhất và có ý nghĩa nhất. Tôi thích chủ đề bất toàn đến nỗi trong một seminar gần đây tại Hanoi, một cựu GS vật lý của Đại học Bách khoa Hanoi nhận xét: “Tôi thấy anh Hưng là một đệ tử trung thành của Godel, lúc nào cũng nhắc đến Godel,…”. GS đó nói đúng, nhưng không đầy đủ. Vì thực ra tôi còn đặc biệt quan tâm tới đến những tư tưởng tiền thân của Godel, điển hình là Blaise Pascal.
Tóm lại, Toán học là bất toàn! Đó là cảm nhận trực tiếp của tôi về định lý của Godel, sau khi đọc cuốn “Impossibility” của John Barrow. Tôi thực sự mê cuốn sách đó vì tính triết học của nó. Thật vậy, Định lý Godel kéo theo hàng loạt hệ quả triết học về nhận thức, hối thúc chúng ta điều chỉnh lại cách nhìn về thế giới, nếu không muốn trở nên lạc hậu hoặc sai lầm ngộ nhận, giống như sự ngộ nhận của những người chạy theo Siêu-Toán-học ngộ nhận về bản chất của Toán học, tưởng rằng Toán học là những chân lý khách quan hoàn toàn độc lập với thế giới hiện thực, độc lập với bộ não của con người, và trước sau con người sẽ khám phá ra tất cả những chân lý khách quan đó. Định lý Godel chứng minh rằng đó ngộ nhận và không tưởng.
Định lý Godel dạy rằng Toán học xét cho cùng cũng chỉ là một tập hợp những kinh nghiệm của con người, giống như các dạng nhận thức khác. Toán học không cao hơn và cũng không thấp hơn các dạng nhận thức khác. Toán học cùng với các dạng nhận thức khác bổ sung cho nhau để cùng mô tả hiện thực. Mỗi dạng nhận thức có những đặc thù riêng, ưu thế riêng, nhưng không mâu thuẫn với nhau, mà bổ sung cho nhau. Hóa ra Định lý Bất toàn cũng dẫn tới hệ quả phù hợp với Nguyên lý Bổ sung (Complementarity Principle) của Niels Bohr. Đúng là tư tưởng lớn gặp nhau!
Vì thế đối với tôi, trong gần hai chục năm qua, câu chuyện về bất toàn trở thành chủ đề hấp dẫn nhất và có ý nghĩa nhất. Tôi thích chủ đề bất toàn đến nỗi trong một seminar gần đây tại Hanoi, một cựu GS vật lý của Đại học Bách khoa Hanoi nhận xét: “Tôi thấy anh Hưng là một đệ tử trung thành của Godel, lúc nào cũng nhắc đến Godel,…”. GS đó nói đúng, nhưng không đầy đủ. Vì thực ra tôi còn đặc biệt quan tâm tới đến những tư tưởng tiền thân của Godel, điển hình là Blaise Pascal.