پارادوکس راسل

در بنیان‌های ریاضیات پارادوکس راسل از مهم‌ترین پارادکس‌های نظریه مجموعه‌ها است که توسط ریاضیدان و فیلسوف بریتانیایی برتراند راسل در سال ۱۹۰۱ معرفی شد.
این پارادوکس نشان می‌دهد که نظریه طبیعی مجموعه‌های فرگه که برپایهٔ کارهای جرج کانتور، بنیان‌گذار نظریه مجموعه‌ها، بود دارای تناقضاتی در درون خودش است.

تاریخچه

این‌که راسل چه موقع این پارادکس را کشف کرد دقیقاً مشخص نیست، ولی به‌نظر می‌رسد که در ماه مه یا ژوئن سال ۱۹۰۱ و احتمالاً به عنوان نتیجه‌ای از کارش بروی قضیه کانتور (عدد اصلی هر مجموعه از عدد اصلی مجموعه توانی آن کمتر است) به این پارادکس پی برده‌است.
او ابتدا پارادکس را در سال ۱۹۰۱ به صورت مقاله‌ای در ماهنامهٔ اینترناشنال با عنوان «جدیدترین کار در فلسفه ریاضیات» مطرح کرد.
او همچنین برهان کانتور را در مورد این‌که بزرگ‌ترین عدد اصلی وجود ندارد مطرح ساخت و اضافه کرد که «استاد» در مورد یک مغالطه زیرکانه مقصر است که او بعداً در این باره توضیح می‌دهد.
راسل همچنین پارادکس را در کتاب خود با عنوان اصول ریاضیات (Principles of Mathematics)-که نباید با کتاب قبلی او Principia Mathematica اشتباه شود- ذکر کرد که آن را «تناقض» نامید. دوباره او بیان کرد که این پارادکس را با تجزیه و تحلیل برهان کانتور برای اثبات عدم وجود بزرگ‌ترین عدد اصلی به‌دست آورده‌است.
راسل در سال ۱۹۰۲ این پارادکس را با فرگه که در حال نوشتن جلد دوم کتاب خود با عنوان Grundgesetze der Arithmetik بود در میان گذاشت.
فرگه با عجله در ضمیمه‌ای، یک راه حل برای رفع این پارادکس نوشت که بعدها ناکافی بودن آن به اثبات رسید. به هر حال، بعد از چاپ جلد دوم کتاب، فرگه بعد از انتشار دومین بخش کتاب خود، کمی در مورد منطق ریاضی و فلسفه ریاضیات نوشت.
ارنست تسرملو در هنگام کار روی نظریه اصل موضوعی مجموعه‌ها که در سال ۱۹۰۸ آن را منتشر ساخت، به این پارادکس پی‌برد ولی گمان کرد نکتهٔ کوچکی است و لذا هیچ‌گاه آن را منتشر نساخت. تسرملو در دستگاه اصل موضوعی خود، از این پارادکس با بهره‌گیری از اصل موضوعی با عنوان اصل موضوع تصریح جلوگیری کرد.
راسل و آلفرد نورث وایتهد سه جلد از کتاب اصول ریاضیات را به امید پیروزی در حالی که فرگه شکست خورده‌بود نوشتند و در آن سعی کردند با استفاده از نظریهٔ انواع، از چنین پارادکس‌هایی در نظریه طبیعی مجموعه‌ها اجتناب کنند.
هنگامی که آن‌ها موفق به پایه‌ریزی حساب شدند، به نظر نمی‌رسید که فقط از منطق استفاده کرده باشند. به هر حال کورت گودل، در بین سال‌های ۱۹۳۰ تا ۱۹۳۱ ثابت کرد که منطق بسیاری از بخش‌های PM که اکنون به عنوان منطق مقدماتی خوانده می‌شود کامل است ولی حساب پئانو در صورتی که سازگار باشد لزوماً ناکامل است؛ بنابراین از این به بعد برنامه‌های منطقی فرگه و PM مردند.

نمونه‌های کاربردی

مواردی ساده‌تر از پارادکس راسل نیز وجود دارد که بیشتر با واقعت‌ها در زندگی نزدیک است و برای غیر منطقیون قابل فهم‌تر است. به عنوان مثال پارادوکس آرایشگر دهکده نمونه‌ای از آن است.
در دهکده‌ای فقط یک ریش‌تراش وجود دارد. او فقط ریش کسانی را می‌تراشد که ریش خود را نمی‌تراشند. ریش خود ریش‌تراش را چه کسی می‌تراشد؟ اگر او ریش خود را نتراشد. باید نزد ریش‌تراش یعنی خودش برود تا ریشش را بتراشد و اگر ریش خودش را بتراشد نباید توسط ریش‌تراش یعنی خودش ریشش تراشیده شود!
اما هنگامی که این بیانات غیررسمی و عامیانه از پارادکس را ارائه می‌دهیم اشکالی هم به‌وجود می‌آید. به عنوان نمونه در جواب پارادکس آرایشگر آسان است که بگوییم چنین آرایشگری وجود نخواهد داشت. تمامی نکتهٔ پارادکس راسل در این است که پاسخ «چنین مجموعه‌ای وجود ندارد» به معنی این است که تعریف مجموعه به کمک نماد مجموعه‌ساز بدون هیچ مرز و معیاری ناکافی است و رضایت بخش نیست. البته برخی نمونه‌ها از این پارادکس این اشکال را ندارد. از این نمونه می‌توان به پارادکس گریلینگ-نلسون (Grelling-Nelson) اشاره کرد که در آن کلمات و معنای آن‌ها بجای افراد و آرایشگر قرار گرفته‌اند.
این آسان است که پارادکس آرایشگر را با رد وجود چنین آرایشگری رفع کنیم ولی گفتن چنین چیز مشابهی در مورد لغات و معناها ممکن نیست.

پاسخ نظریه مجموعه‌ها به پارادکس

راسل به همراه آلفرد نورث وایتهد(Alfred North Whitehead) با گسترش نظریهٔ انواع سعی در دور کردن پارادکس کرد. در همین حال چالش‌های دیگری در نظریهٔ مجموعه‌ها پیدا شدند.
در سال ۱۹۰۸ ارنست تسرملو یک دستگاه اصل موضوعی را برای نظریهٔ مجموعه‌ها ارائه داد که از پارادکس‌های نظریه مجموعه‌ها جلوگیری می‌کرد. این اصول به‌وسیله آبراهام فرانکیل، تورالف اسکولم و خود تسرملو در سال ۱۹۲۰ اصلاح شدند و سرانجام نظریه اصل موضوعی مجموعه‌ها را به وجود آوردند که آن را نظریه مجموعه‌های تسرملو-فرانکیل یا ZFC می‌نامند.
در ZFC فرض این‌که هر گزاره‌نما، مجموعهٔ همهٔ اشیایی را که در آن خاصیت صدق می‌کنند تعریف می‌کند، وجود ندارد و به جای آن این جمله جایگزین شده‌است که «برای هر مجموعهٔ X و گزاره‌نمای ، زیرمجموعه‌ای از همهٔ عناصر X وجود دارد که دارای خاصیت  هستند». به عبارت دیگر برای مجموعهٔ X و گزاره‌نمای  زیرمجموعهٔ Y از X وجود دارد که
در این صورت مجموعهٔ ناممکن راسل R دیگر یک مجموعهٔ معتبر از نظر ZFC نخواهد بود و اساساً قابل تعریف نخواهد بود.
اما ZFC تنها نظریهٔ اصل موضوعی به‌وجود آمده نبود بلکه نظریه‌های دیگری چون نظریه مجموعه‌های فون نیومن-گودل-برنیز(NGB) یا مبانی جدید و… نیز به‌وجود آمدند که هر یک دارای اصول موضوع خاص و محدودیت‌هایی هستند.