Chứng minh là gì? Các phương pháp chứng minh
1. Định nghĩa chứng minh là gì?
Chứng minh một mệnh đề là chứng tỏ sự đúng đắn của mệnh đề đó bằng cách dựa vào các tri thức, sự kiện, chứng cứ đã biết.
Trong các hệ thống logic hình thức hóa phép chứng minh được hiểu là một chuỗi các mệnh đề (công thức) kế tiếp nhau, trong đó mỗi mệnh đề (công thức) hoặc là một tiên đề của hệ, hoặc là một mệnh đề đã được chứng minh từ trước, hoặc có thể rút ra từ một số mệnh đề (công thức) đứng trước trong chuỗi theo một quy tắc của hệ, mệnh đề cuối cùng của chuỗi là mệnh đề được chứng minh.
Phép chứng minh trong toán học cũng tương tự như vậy: đó là một chuỗi các mệnh đề toán học, trong đó mỗi mệnh đề hoặc là một tiên đề của một hệ thống toán học nhất định, hoặc đã được chứng minh từ trước (nghĩa là một định lý), hoặc nhận được từ các mệnh đề đứng trước nó trong chuỗi theo các quy tắc logic diễn dịch nhất định. Chứng minh hiểu như trong các hệ thống logic hình thức và trong toán học nêu trên đây ta gọi là chứng minh theo nghĩa hẹp. Trong phép chứng minh hiểu theo nghĩa rộng, ngoài các suy luận diễn dịch còn sử dụng các suy luận khác (quy nạp, tương tự, xác suất, …) để rút ra các mệnh đề mới từ các mệnh đề đã có sẵn.
Trong logic học có một ngành, cụ thể là lý thuyết chứng minh, nghiên cứu phép chứng minh hiểu theo nghĩa hẹp. Các phép chứng minh trong toán học cũng là chứng minh hiểu theo nghĩa hẹp. Nhưng khi một luật sư chứng minh sự vô tội của một bị cáo; khi một nhà kinh tế chứng minh sự đúng đắn, tính hiệu quả của một kế hoạch kinh doanh; khi một nhà xã hội học, bằng các con số thống kê của mình, chứng minh sự tồn tại của một xu hướng phát triển nhất định của xã hội; khi một nhà tâm lý học, thông qua các thí nghiệm của mình, chứng minh sự tồn tại của một khả năng tư duy nào đó ở khỉ đột, … thì những phép chứng minh này thông thường là chứng minh theo nghĩa rộng.
2. Cấu trúc
Phép chứng minh bao gồm ba thành phần: luận đề, luận cứ và lập luận. Luận đề là mệnh đề muốn chứng minh. Luận cứ là các sự kiện, quy luật, lý thuyết, … mà người ta dựa vào để làm rõ tính đúng đắn của luận đề trong quá trình chứng minh. Lập luận là việc sử dụng các quy tắc logic và trình tự sắp xếp các luận cứ trong quá trình chứng minh. Nói cách khác, lập luận là cách tiến hành chứng minh.
3. Một số ví dụ
Ví dụ 1. “Lịch sử tất cả các xã hội cho đến ngày nay chỉ là lịch sử đấu tranh giai cấp.
Người tự do và người nô lệ, quý tộc và bình dân, chúa đất và nông nô, thợ cả của phường hội và thợ bạn, nói tóm lại, những kẻ áp bức và những người bị áp bức, luôn luôn đối kháng với nhau, đã tiến hành một cuộc đấu tranh không ngừng, lúc công khai, lúc ngấm ngầm, một cuộc đấu tranh bao giờ cũng kết thúc hoặc bằng một cuộc cải tạo cách mạng toàn bộ xã hội, hoặc bằng sự diệt vong của hai giai cấp đấu tranh với nhau.
Trong những thời đại lịch sử đầu tiên, hầu hết khắp mọi nơi, chúng ta đều thấy xã hội hoàn toàn chia thành các đẳng cấp khác nhau, một cái thang chia thành từng nấc địa vị xã hội. Ở Rô-ma thời cổ, chúng ta thấy có quý tộc, hiệp sĩ, bình dân, nô lệ; thời trung cổ thì có lãnh chúa phong kiến, chư hầu, thợ cả, thợ bạn, nông nô, và hơn nữa, hầu như trong mỗi giai cấp ấy, lại có những thứ bậc đặc biệt nữa.
Xã hội tư sản hiện đại, sinh ra từ trong lòng xã hội phong kiến đã bị diệt vong, không xóa bỏ được những đối kháng giai cấp. Nó chỉ đem những giai cấp mới, những hình thức đấu tranh mới thay thế cho những giai cấp, những điều kiện áp ức, những hình thức đấu tranh cũ mà thôi.
Tuy nhiên, đặc điểm của thời đại chúng ta, của thời đại của giai cấp tư sản, là đã đơn giản hóa những đối kháng giai cấp. Xã hội ngày càng chia thành hai phe lớn thù địch với nhau, hai giai cấp lớn hoàn toàn đối lập với nhau: giai cấp tư sản và giai cấp vô sản.”
Trong đoạn văn trên đây, Mác và Ăngghen đã chứng minh luận đề “Lịch sử tất cả các xã hội cho đến ngày nay chỉ là lịch sử đấu tranh giai cấp”. Để thực hiện phép chứng minh này, các ông dẫn ra các chứng cứ lịch sử như sự phân chia thành các đẳng cấp ở những thời đại lịch sử đầu tiên, ở Rô-ma thời cổ, ở thời trung cổ, và sự phân chia thành giai cấp trong xã hội tư sản cùng với cuộc đấu tranh trong những hình thức khác nhau trong các thời đại lịch sử ấy. Suy luận mà các ông dùng ở đây là suy luận quy nạp.
Ví dụ 2. “Cuộc cạnh tranh sinh tồn là kết quả không thể tránh được của đà tiến triển mau lẹ theo đó mọi vật hữu cơ sinh sôi nảy nở. Trong cuộc sống tự nhiên, mỗi vật này sinh sản nhiều trứng hay nhiều hạt, phải chịu đựng những cuộc tàn phá vào những thời kỳ, những mùa, những năm nào đó. Nếu khác thế, theo định luật sinh sản theo cấp số nhân, trong mỗi loài, số cá nhân sẽ nhiều đến nỗi không một vùng nào đủ rộng để chứa đựng nổi. Vì số cá nhân sinh ra nhiều hơn số cá nhân có thể sống, vậy phải có một cuộc cạnh tranh gắt gao hoặc giữa các cá nhân của cùng một loài, hoặc giữa các cá nhân thuộc các loài khác nhau, hoặc sau hết một cuộc tranh đấu chống lại những điều kiện vật chất của đời sống. Đó là một cuộc tổng quát hóa các định luật của Malthus, áp dụng vào toàn thế giới hữu cơ, với một sức mạnh gấp mười; vì, trong giới sinh vật, không thể có một phương tiện nào để gia tăng thực phẩm hay một cách kiêng cữ thận trọng nào trong các cuộc hôn phối. Dẫu hiện thời vài loài đang gia tăng một cách mau lẹ, nhiều hay ít, nhưng đó không thể là định luật chung cho toàn thể, vì thế giới có lẽ không chứa đựng nổi.”
Luận đề phải chứng minh trong đoạn văn này chính là câu đầu của nó.
Ví dụ 3. “Xin dẫn thêm vài ví dụ nữa để chứng minh sự không hàm súc và kém hiệu quả của phủ định. Các nhà sư phạm biết rằng, nếu chỉ cấm trẻ em làm một việc gì đó thì thật là vô ích – bày cho nó một hoạt động cụ thể hữu ích khác mới là sáng suốt hơn. Cũng vì lý do đó, các bác sĩ tâm thần tránh những từ phủ định trong thực hành ám thị đối với bệnh nhân; thay vào đó, họ cố tạo ra cho bệnh nhân một khái niệm dương tính có khả năng loại trừ khái niệm cũ. Ta cũng biết rằng, trong một số trường hợp rối loạn hoạt động tâm thần, người bệnh khó mà hiểu được những công thức phủ định của ngôn ngữ – đó chính là vì đằng sau những công thức này không hề có một hình ảnh cụ thể nào có thể cảm thụ bằng ngũ giác.
Hoàn toàn tương tự, trong văn học phép phủ định hiếm khi tạo được cho độc giả khái niệm dương tính. Hãy thử viết: “anh ta tóc không vàng, mắt không xanh, không …” – hình ảnh nhân vật sẽ bị nhòe thành một mảng không định hình.”
Như chính tác giả đã nói, ở đoạn văn trên dây tác giả dẫn “vài ví dụ nữa để chứng minh sự không hàm súc và kém hiệu quả của phủ định”. Lập luận mà chúng ta gặp ở đây là quy nạp, từ nhiều ví dụ cho thấy tính không hàm súc và kém hiệu quả của phủ định đi đến kết luận tổng quát về tính không hàm súc và kém hiệu quả đó.
Ví dụ 4. “Càng gặp khó khăn, càng bối rối, thì bọn vua Nhà Nguyễn lại càng ngờ vực chân tay của chúng. Chúng đã ngờ và giết Nguyễn Văn Thành, chúng đã trừng trị chân tay của Lê Văn Duyệt. Bọn vua nhà Nguyễn nghi ngờ nhiều nhất những cựu thần nhà Lê hay con em của họ. Đối với họ, vua nhà Nguyễn thấy rằng không dùng thì không được, mà dùng thì cũng không yên. Cuối cùng nhà Nguyễn đã dùng cựu thần nhà Lê, nhưng lại dùng bằng những thủ đoạn tàn nhẫn để chế ngự bọn kia làm cho bọn kia khổ sở, điêu đứng, chìm nổi trong bể loạn. Cao Bá Quát đỗ á nguyên bị đánh xuống cuối bảng, ra làm quan chưa được bao lâu đã bị cách chức, rồi được phục chức để cuối cùng bị giết với các họ hàng. Nguyễn Công Trứ bị lên voi xuống chó không biết bao nhiêu lần. Nguyễn Du, Phạm Quý Thích chỉ được dùng một cách dè dặt .”
4. Đặc điểm của chứng minh trong các khoa học xã hội và nhân văn
– Khác với phép chứng minh trong toán học và logic học, các phép chứng minh trong các khoa học khác, đặc biệt là các phép chứng minh trong các khoa học xã hội và nhân văn, là chứng minh theo nghĩa rộng, là phép chứng minh không chỉ dựa vào các suy luận diễn dịch, mà còn dựa vào các suy luận quy nạp, xác suất, tương tự, – những suy luận chỉ đảm bảo kết luận có cơ sở để tin cậy, nhưng không đảm bảo chắc chắn đúng – nên không có tính chặt chẽ tuyệt đối, mà chỉ đảm bảo một mức độ chặt chẽ tương đối, có thể chấp nhận được. Nếu phép chứng minh một mệnh đề trong toán học hoặc logic học đảm bảo chắc chắn mệnh đề đó đúng, không thể phản bác được, thì phép chứng minh mệnh đề trong các khoa học xã hội và nhân văn (và nhiều khoa học khác) không đảm bảo chắc chắn tính đúng đắn của mệnh đề. Phép chứng minh ở đây chỉ có tính thuyết phục nhiều hay ít mà thôi. Chính vì vậy cách tiến hành chứng minh, số lượng và cách sử dụng các sự kiện và tri thức đã biết có một tầm quan trọng rất lớn trong các phép chứng minh này.
– Ở những phép chứng minh trong khoa học xã hội và nhân văn, các luận cứ thường được dẫn ra cùng với sự lý giải, giải thích nguyên nhân (xem ví dụ 2, 3 trong mục 3).
5. Các phương pháp chứng minh
Các phương pháp chứng minh có thể chia thành hai loại: chứng minh trực tiếp và chứng minh gián tiếp.
a. Chứng minh trực tiếp
Chứng minh trực tiếp là phép chứng minh trong đó từ tính chân thực của các luận cứ rút ra tính chân thực của luận đề mà không dùng đến phản luận đề.
Ví dụ 5. Có sáu người, trong đó hai người bất kỳ nào cũng hoặc là bạn của nhau, hoặc là kẻ thù của nhau. Ta chứng minh rằng trong số sáu người này có 3 người là bạn lẫn nhau, hoặc có 3 người là kẻ thù lẫn nhau.
Giải. Gọi A là một người trong số 6 người đã nêu. Trong 5 người còn lại phải có ít nhất 3 người bạn của A, hoặc có ít nhất 3 kẻ thù của A, vì nếu cả số bạn và số thù của A đều nhỏ hơn 3 thì tổng số của họ nhỏ hơn 5. Với trường hợp 1, ta gọi 3 người trong số bạn của A là B, C, D. Nếu trong số này có một cặp nào đó là bạn của nhau thì cùng với A họ hợp thành nhóm 3 người bạn lẫn nhau. Ngược lại, nếu trong 3 người B, C, D không ai là bạn của ai thì họ chính là nhóm 3 người thù lẫn nhau. Với trường hợp có ít nhất 3 kẻ thù của A chứng minh tương tự.
Phương pháp chứng minh trực tiếp chỉ sử dụng thông tin có trong các luận cứ nên khó tiến hành, thường hay lạc hướng.
b. Chứng minh gián tiếp
Chứng minh gián tiếp là phép chứng minh trong đó từ tính chân thực của các luận cứ rút ra tính giả dối của phản luận đề, rồi từ đây rút ra tính chân thực của luận đề. Trong phép chứng minh gián tiếp, vì có sử dụng thông tin chứa trong phản luận đề nên ít khi bị lạc hướng, dễ thực hiện hơn.
Hai phương pháp chứng minh gián tiếp thường gặp là chứng minh bằng phản chứng và chứng minh phân liệt. Khi chứng minh bằng phản chứng một luận đề, người ta xuất phát từ giả định nó sai, nghĩa là phản luận đề đúng. Từ đây, cùng với các luận cứ người ta đi đến một nghịch lý. Nghịch lý này chứng tỏ điều giả định là sai, và như vậy điều ngược lại với nó – tức là luận đề – đúng. Chứng minh bằng phản chứng có sơ đồ như sau.
Gọi B1, B2, … , Bn là các luận cứ, A là luận đề, C là mệnh đề nào đó, khi đó:
Trong sơ đồ này nếu từ giả định phản luận đề ¬A và các luận cứ B1, B2,
… , Bn vừa có thể rút ra mệnh đề C nào đó, vừa có thể rút ra phủ định của C, tức là ¬C, thì có thể rút ra luận đề A.
Ví dụ 6. Nếu 7n + 3 là số lẻ thì n là số chẵn.
Chứng minh: Giả sử luận đề đã cho sai. Khi đó 7n + 3 là số lẻ, nhưng n là số lẻ. Vì n lẻ nên n = 2k – 1, với k là số tự nhiên nào đó. Khi đó 7n + 3 = 7(2k – 1) + 3 = 14k – 4 = 2(7k – 2). Như vậy 7n + 3 là số chẵn. Điều này mâu thuẫn với giả định 7n + 3 lẻ. Vậy không thể nói luận đề đã cho sai, hay nói cách khác , luận đề đã cho đúng.
Chứng minh bằng phản chứng là phương pháp chứng minh rất thường được sử dụng trong toán học và các lĩnh vực khác. Tuy nhiên trong logic kiến thiết và toán học kiến thiết, toán học trực giác, phương pháp chứng minh này lại không được chấp nhận. Điều này liên quan đến quan điểm về sự tồn tại của các đối tượng lý tưởng, trong các ngành khoa học vừa nêu, đối tượng được coi là tồn tại khi và chỉ khi có thể chỉ ra phương pháp xây dựng nó qua một số bước hữu hạn.
Chứng minh phân liệt là chứng minh một mệnh đề tuyển có chứa luận đề và loại bỏ tất cả các khả năng, ngoại trừ khả năng của luận đề. Nói cách khác, đây là phép chứng minh dựa trên quy tắc tam đoạn luận lựa chọn:
Ví dụ 7. Có một vụ cháy trong thành phố. Cơ quan điều tra chứng minh rằng nguyên nhân gây ra vụ cháy này là bất cẩn khi đun nấu. Vì quá trình điều tra trước hết đã cho thấy rằng nguyên nhân của vụ cháy này là do bất cẩn khi đun nấu, hoặc do sự cố về điện, hoặc do có kẻ cố tình đốt. Sau đó đã xác định được thêm rằng lúc xảy ra vụ cháy này không hề có sự cố về điện nào, nguyên nhân có kẻ cố tình đốt cũng bị loại trừ, vậy chỉ còn lại khả năng cháy do bất cẩn khi đun nấu.
Khi áp dụng phương pháp chứng minh phân liệt trong các lĩnh vực của đời sống cần phải đặc biệt lưu ý đến tính chân thực của tiền đề dạng tuyển. Chính vì trong cuộc sống thực tế nhiều khi không thể đảm bảo tính chân thực tuyệt đối của các mệnh đề dạng này nên tính thuyết phục của chứng minh phân liệt bị hạn chế. Đây cũng chính là lý do làm cho chứng minh phân liệt chỉ được chấp nhận một cách hạn chế trong hoạt động tư pháp. Chẳng hạn, tòa án không thể chấp nhận phép chứng minh phân liệt để buộc tội cho một bị cáo trong câu chuyện sau đây. Trên một hòn đảo nọ chỉ có 3 người A, B, C. Người C bị giết chết. Thủ phạm giết người chỉ là A hoặc B. Cơ quan điều tra xác định được rằng A không phải là thủ phạm, vậy chắc chắn B là thủ phạm.
(Nguồn tài liệu: Phạm Đình Nghiêm, Nhập môn logic học)