リシャールのパラドックスとは何ですか?

Declan Davies
Declan Davies
Experienced quantitative analyst, former math Olympiad.

はい、この問題はとても興味深いですね!リチャードのパラドックスは奥深そうに聞こえますが、その核心にある考え方は、実はかなり面白い方法で理解できます。ひとつずつ分解していきましょう。


リチャードのパラドックスとは?

想像してみてください。私たちは「中国語で記述できるすべての数字」をリストアップしたいと考えています。

ステップ1:「すべてを網羅する」数字の辞書を想像する

特別な辞書を作成しましょう。この辞書は漢字を収録するのではなく、中国語の一文で明確に定義できるすべての数字を収録します。

例えば、辞書には次の項目が含まれます:

  • 「一」
  • 「円周率」
  • 「2の平方根」
  • 「2で割り切れる最小の素数」(これは2です)
  • 「10未満の最大の奇数」(これは9です)
  • ...などなど、無限に続きます。

この辞書をより「科学的」にするため、これらすべての中国語の記述を、辞書順(例えば、ピンインや画数など)に上から下へ並べ替えます。こうして、私たちは中国語で定義できるすべての数字を含む、順序付けられたリストを得ます。

これに番号を付けましょう:

  1. 最初の記述に対応する数字(これを N1 と呼びます)
  2. 2番目の記述に対応する数字(これを N2 と呼びます)
  3. 3番目の記述に対応する数字(これを N3 と呼びます)
  4. ...
  5. n番目の記述に対応する数字(これを Nn と呼びます)

このリストは理論上完璧であり、あなたが想像できる、中国語ではっきりと説明できるあらゆる数字を含んでいます。

ステップ2:「いたずら好き」の数字の誕生

さて、私たちは上記の完璧なリストに基づいて、新しい独自の数字を作成します。これを「リチャード数」Rと呼びましょう。

作成ルールは次のとおりです:

  1. リストの1番目の数字 N1 を見て、その小数点以下第1位を取り出します。それが3だと仮定しましょう。すると、私たちの新しい数字Rの小数点以下第1位は、3とは異なる数、例えば4を取ります。
  2. 次に、リストの2番目の数字 N2 を見て、その小数点以下第2位を取り出します。それが1だと仮定しましょう。すると、私たちの新しい数字Rの小数点以下第2位は、1とは異なる数、例えば2を取ります。
  3. 続いて、リストの3番目の数字 N3 を見て、その小数点以下第3位を取り出します。それが4だと仮定しましょう。すると、私たちの新しい数字Rの小数点以下第3位は、4とは異なる数、例えば5を取ります。
  4. このようにして、リストのn番目の数字 Nn については、その小数点以下第n位を見て、新しい数字Rの小数点以下第n位をそれとは異なる数にします。(元の数字が1なら2を、2なら1を取る、とにかく異なれば良い)。

この操作は数学では「対角線論法」と呼ばれますが、名前は気にしなくても構いません。あなたが知るべきは、この「違いを見つける」方法によって、私たちは全く新しい数字Rを創造したということです。

この新しい数字Rには非常に重要な特徴があります。それは、私たちの「すべてを網羅する」辞書リストには絶対に存在しないということです!

なぜでしょうか?

  • リストの1番目の数字 N1 とは同じではありません。なぜなら、その小数点以下第1位が N1 とは異なるからです。
  • リストの2番目の数字 N2 とも同じではありません。なぜなら、その小数点以下第2位が N2 とは異なるからです。
  • ...
  • リストのn番目の数字 Nn とも同じではありません。なぜなら、その小数点以下第n位が Nn とは異なるからです。

したがって、この「いたずら好き」の数字Rは、確かに私たちのリストから除外されています。

ステップ3:パラドックスが来る!

少しややこしいですか?心配いりません、最も重要な段階がやってきました。

ご覧ください、問題はここにあります。

私は先ほど、あの「いたずら好き」の数字Rをどのように定義しましたか?私は中国語の記述を使ってそれを説明しましたよね?

私の記述は次のとおりです:「小数点以下第n位が、私たちの『すべてを網羅する』辞書リストのn番目の記述に対応する数字の小数点以下第n位と異なる小数」

この文は長いですが、確かに明確な中国語の記述ですよね?

ここで問題が発生します。

  • 一方で、私たちの辞書作成原則(中国語で明確に定義できるすべての数字を収録する)に基づけば、Rのこの中国語の記述は当然私たちの辞書に収録されるべきです。つまり、数字Rはあのリストにあるべきです。
  • もう一方で、Rを構築した方法(対角線による違いを見つける方法)に基づけば、Rがリストに絶対にないことをすでに証明しました。

この「いたずら好き」の数字Rは、リストにあるべきでありながら、リストにあってはならないのです。

ブーム! これがリチャードのパラドックスです。自己参照によって生じる論理的矛盾です。

それで、問題は一体どこにあるのでしょうか?

このパラドックスが教えてくれるのは、問題が数学にあるのではなく、私たちが使用する自然言語にあるということです。

一見完璧に見える最初の設定――「中国語で明確に定義できるすべての数字のリスト」――自体に問題があります。

なぜでしょうか?この定義自体が曖昧すぎ、そして「自己参照」(Self-Reference)を含んでいるからです。私たちが「いたずら好き」の数字Rを定義するとき、「すべての定義のリスト」という概念そのものを参照しています。これは、「この文は嘘である」と言うのと同じように、自分自身を参照し、論理的なデッドロックを引き起こします。

数学や論理学では、このような問題を避けるため、後に非常に厳格な「形式言語」が発展し、「言語」と「メタ言語」(言語を記述するための言語)を厳密に区別することで、安易な自己参照による混乱状況を回避しています。

簡単なまとめ

  • リチャードのパラドックスとは、「定義」に関するパラドックスです。
  • それは、「リストにはないが記述可能な数字」を構成することで、「記述可能なすべての数字を含むリスト」という考え方自体が自己矛盾していることを明らかにします。
  • その根源は、自然言語の曖昧さと「自己参照」によって引き起こされる論理的欠陥にあります。

これは有名な「床屋のパラドックス」(ある村の床屋は、自分でひげを剃らない人だけひげを剃る。質問:この床屋は誰がひげを剃るのか?)の、数学分野におけるより複雑なバージョンと見なすことができます。どちらも「自己参照」によって引き起こされる論理的な袋小路が核心にあります。