哥德尔不完备定理的不可判定性

来源 :数学学习与研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alx0890
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  【摘要】如果将无意义对角化语句视为被证明的对角化语句,哥德尔不完备定理在一阶理论中就是成立的.如果将有意义对角化语句视为被证明的对角化语句,哥德尔不完备定理在一阶理论中就是不成立的.由于哥德尔不完备定理在一阶理论中既是成立的又是不成立的,所以哥德尔不完备定理就变成了一个不可判定的一阶理论.
  【关键词】哥德尔不完备定理;哥德尔完备性定理;哥德尔对角化语句构造定理
  哥德尔不完备定理包括哥德尔第一不完备定理和哥德尔第二不完备定理.哥德尔第一不完备定理,是指包含二元谓语的一阶理论存在着一个不可判定的对角化语句.哥德尔第二不完备定理,是指任何一种具有相容性的一阶理论都不可能证明自身的相容性.由于哥德尔第二不完备定理是从哥德尔第一不完备定理中推导出来的,所以我们可以将哥德尔第一不完备定理视为哥德尔不完备定理的理论依据.
  那么,哥德尔第一不完备定理是否成立呢?显然,要想知道哥德尔第一不完备定理是否成立,就必须知道对角化语句的构造方法.
  那么,应当用什么方法构造对角化语句呢?显然,要想知道应当用什么方法构造对角化语句,就必须知道个体变元的哥德尔数.
  那么,什么是个体变元的哥德尔数呢?从哥德尔数的定义来看,个体变元的哥德尔数就是用大于13的质数指数对所有个体变元进行编码的哥德尔数.这种哥德尔数在构造对角化语句的过程中具有一个极其重要的作用.这个作用就是将对角化语句所涉及的对角替换有序对从自相关有序对转变成为非自相关有序对.对角替换有序对就是由两个可以进行对角替换的数学对象构成的有序对.自相关有序对就是将两个相同的数学对象视为两個可以进行对角替换的数学对象的对角替换有序对.非自相关有序对就是将两个不同的数学对象视为两个可以进行对角替换的数学对象的对角替换有序对.
  从这个公式来看,对角化语句具有两种构造方法.第一种构造方法是自相关构造法.自相关构造法就是用某个个体变元或用某个与之相对应的哥德尔数的自相关有序对构造对角化语句.第二种构造方法是非自相关构造法.非自相关构造法就是用某个个体变元或用某个与之相对应的哥德尔数的非自相关有序对构造的对角化语句.
  由于对角化语句具有两种构造方法,所以对角化语句也具有两种表述方式.第一种表述方式是无意义对角化语句.无意义对角化语句就是用自相关构造法构造出来的、其数学对象不会在推导过程中发生任何变化的对角化语句.第二种表述方式是有意义对角化语句.有意义对角化语句就是用非自相关构造法构造出来的、其数学对象将会在推导过程中发生一定变化的对角化语句.
  令A1代表无意义对角化语句,无意义对角化语句可以用以下公式表示:
  令A2代表有意义对角化语句,有意义对角化语句可以用以下公式表示:
  由于对角化语句具有两种表述方式,所以我们可以推出一个十分重要的数学定理:在个体变元与哥德尔数一一对应的条件下构造出来的对角化语句,既可以被构造成为一种无意义对角化语句,又可以被构造成为一种有意义对角化语句.这个数学定理就是哥德尔对角化语句构造定理.
  令A代表对角化语句,我们可以用以下公式证明哥德尔对角化语句构造定理:
  证毕.
  从哥德尔对角化语句构造定理来看,任何一个对角化语句都可以构成一个对角替换有序对.这个对角替换有序对就是无意义对角化语句和有意义对角化语句的对角替换有序对.利用这个对角替换有序对可以构造一个新的对角化语句.这个新的对角化语句就是对角化语句的对角化语句.
  令A′代表对角化语句的对角化语句,对角化语句的对角化语句可以用以下公式表示:
  从这个公式来看,对角化语句的对角化语句同样具有两种构造方法.第一种构造方法是无意义构造法.无意义构造法就是用无意义对角化语句替换有意义对角化语句的对角替换有序对构造对角化语句的对角化语句.第二种构造方法是有意义构造法.有意义构造法就是用有意义对角化语句替换无意义对角化语句的对角替换有序对构造对角化语句的对角化语句.
  由于对角化语句的对角化语句同样具有两种构造方法,所以对角化语句的对角化语句也同样具有两种表述方式.第一种表述方式是无意义的对角化语句的对角化语句.无意义的对角化语句的对角化语句就是用无意义构造法构造出来的、将无意义对角化语句视为表述方式的对角化语句的对角化语句.第二种表述方式是有意义的对角化语句的对角化语句.有意义的对角化语句的对角化语句就是用有意义构造法构造出来的、将有意义对角化语句视为表述方式的对角化语句的对角化语句.
  由于对角化语句的对角化语句同样具有两种表述方式,所以对角化语句的对角化语句就必然会产生两个不同结论.从无意义的对角化语句的对角化语句来看,包含二元谓语的一阶理论肯定存在着一个不可判定的对角化语句.因为,这个对角化语句的数学对象不会在推导过程中发生任何变化.从有意义的对角化语句的对角化语句来看,包含二元谓语的一阶理论肯定不存在一个不可判定的对角化语句.因为,这个对角化语句的数学对象将会在推导过程中发生一定变化.
  综上所述,令Z1代表一阶理论,A(x)代表根据一阶理论提供的某个个体变元或哥德尔数构造的一个对角化语句,B(A(x))代表能够证明这个对角化语句是否符合一阶理论的一个语句,我们可以用两种方法证明哥德尔第一不完备定理:一种方法是无意义对角化语句证明法,另一种方法是有意义对角化语句证明法.
  令A(x)=A1,无意义对角化语句证明法:假定Z1A(x),我们可以根据哥德尔对角化语句构造定理推出Z1B(A(x)).假定Z1A(x),我们可以根据哥德尔对角化语句构造定理推出Z1B(A(x)).由于A(x)的一阶理论假定和B(A(x))的一阶理论结论是不一致的,所以A(x)在一阶理论中是一个不可判定的对角化语句.由于A(x)在一阶理论中是一个不可判定的对角化语句,所以哥德尔第一不完备定理在一阶理论中是成立的.证毕.   令A(x)=A2,有意义对角化语句证明法:假定Z1A(x),我们可以根据哥德尔对角化语句构造定理推出Z1B(A(x)).假定Z1A(x),我们可以根据哥德尔对角化语句构造定理推出Z1B(A(x)).由于A(x)的一阶理论假定和B(A(x))的一阶理论结论是一致的,所以A(x)在一阶理论中不是一个不可判定的对角化语句.由于A(x)在一阶理论中不是一个不可判定的对角化语句,所以哥德尔第一不完备定理在一阶理论中是不成立的.证毕.
  由此可见,只要在一阶理论中引进哥德尔对角化语句构造定理,哥德尔第一不完备定理就会产生一个逻辑矛盾.这个逻辑矛盾就是:如果将无意义对角化语句视为被证明的对角化语句,哥德尔第一不完备定理在一阶理论中就是成立的.如果将有意义对角化语句视为被证明的对角化语句,哥德尔第一不完备定理在一阶理论中就是不成立的.由于哥德尔第一不完备定理在一阶理论中既是成立的又是不成立的,所以哥德尔第一不完备定理就变成了一个不可判定的一阶理论.
  令G1代表哥德尔第一不完备定理,我们可以用以下方法来证明哥德尔第一不完备定理的不可判定性:
  由于哥德尔第一不完备定理是哥德尔不完备定理的理论依据,所以这个证明也同时证明了哥德尔不完备定理的不可判定性.
  那么,哥德尔不完备定理的不可判定性从何而来呢?显然,要想知道哥德尔不完备定理的不可判定性从何而来,就必须知道哥德尔不完备定理与哥德尔完备性定理的理论联系.
  哥德尔完备性定理指出:一阶理论是完备的当且仅当它能够为自己的任何一个语句都提供一个符合自己要求的模型.
  令L1代表一阶理论的一个语句,M1代表一阶理论的一个模型,哥德尔完备性定理可以用以下公式表示:
  从哥德尔完备性定理来看,哥德尔不完备定理的不可判定性来自无模型.只要将哥德尔对角化语句构造定理视为一个模型,我们就可以消除哥德尔第一不完备定理的不可判定性.只要消除了哥德尔第一不完备定理的不可判定性,我们就可以消除哥德尔不完备定理的不可判定性.在消除了哥德尔不完备定理的不可判定性之后,哥德尔不完备定理就只能适用于无意义对角化语句而不能适用于有意义对角化语句了.这样一来,哥德尔不完备定理就不再是一个具有普适性的一阶理论了.我们就有可能建立起一个具有完备性的一阶理论了.
  令G0代表哥德尔对角化语句构造定理,我们可以用以下方法来证明这个结论:
  【参考文献】
  [1]王元,文兰,陈木法.数学大辞典[M].北京:科学出版社,2017.
  [2]冯琦著.集合论导引[M].北京:科学出版社,2019.
  [3]石纯一.数理逻辑与集合论[M].北京:清华大学出版社,2000.
  [4]汪芳庭.数理逻辑[M].北京:中国科技大学出版社,2010.
  [5]雷蒙德,斯穆里安.哥德爾不完全定理[M].余俊伟,译.北京:科学出版社,2019.
  [6]结城浩.数学女孩[M].丁灵,译.北京:人民邮电出版社,2017.
其他文献
城市的建设发展日新月异,社会的政治经济活动日趋活跃,促使建筑物向地下探索使用空间。深基坑支护施工技术在基础工程建筑中发挥的作用越来越大,在建筑工程中的应用越来越广泛。本文主要通过“弧形楼”深基坑支护工程的管控实例,以建设单位角度对深基坑支护工程的建管要点进行分析,以供参阅。
文章以宁波下应桥为例介绍了跨河空心板梁桥拆除施工方法,桥梁拆除遵循“拆桥为建桥施工的逆顺序,先上部后下部、先中间后两边、先陆上后水下”的施工原则。由于周边管线较多且位于城市市区,拔桩施工对周边环境影响要求较高,采用什么样的拔桩机械设备可以满足施工和环境两方面的要求是本工程施工的关键。本文所采用工法将套管钻入有岩层或高强障碍物的土层,利用套管的护壁作用,在套管内进行拔桩,施工安全,工效高,对周围环境影响极少,可为以后类似工程提供可参考的依据。
【摘要】多媒体在数学教学中的应用非常重要,数学老师通过利用多媒体设备开展教学活动,既能起到简化教学过程、提升教学效率的作用,还能有效改善沉闷的教学氛围,以达到激发学生学习兴趣、提升学习效率的作用.高中阶段所涉及的数学知识,其难度跨度本身就比较大,再加上数学这门学科逻辑性较强,导致学生很难在普通的教学模式下,实现对数学知识的快速吸收和理解.而多媒体教学的优越性在这时就能体现出来,它可以高效且流畅地展
【摘要】信息化时代,大数据分析技术在高中数学教学的过程中扮演着重要的角色.本文简要阐释了教学评价与反馈的重要性,从不同方面对基于大数据分析的高中数学教学进行了深入研究,结合笔者丰富的教学经验,重点提出了一些基于大数据分析的高中数学教学评价与反馈有效性的研究策略,给出了研究的初步结果与结论.希望通过对本课题的研究,能够为高中数学教学提供一些有价值的观点和实践方法,以便更有效地开展高中数学教学工作. 
【摘要】创新是国家发展的灵魂,发展学生创新能力旨在培养适应新时代要求的优秀人才,初中阶段是培养学生创新精神和发挥创新潜力的重要阶段之一.创新思维是创造力的基础,学生进行创新实践也是自我激励的过程,数学教学与思维能力紧密相关.数学具有异于其他学科的特点,教师在教学过程中需要挖掘学生的创新能力,给学生更多自由思考的空间.  【关键词】初中;数学;创新思维  时代的发展需要创新型人才,而创新型人才的培养
【摘要】随着教育体制改革的深化,小学數学教学的要求逐渐提高:学生在获得丰富的数学知识、构建完善的数学知识体系的同时,要具备解决问题的能力.本文首先分析了在小学数学教学中培养学生解决问题能力的意义,然后分析了解决问题能力培养中存在的问题及原因,最后重点分析了对学生进行解决问题能力培养的策略,希望为相关专业人士提供一定的参考与借鉴.  【关键词】数学教学;学生;解决问题;策略  在整个小学教学体系中,
【摘要】数学应用题是数学教学中的重点,是困扰小学生的一类题型.传统的数学教学过程中存在着很多问题,一些教师惯用题海战术强化学生的数学解题能力,忽视了对学生解题思维、解题思路的科学引导.想要教好数学,教师应该更新教学观念,改善教学方法,有效调动学生的学习积极性,提高学生解答数学应用题的正确率.  【关键词】小学数学;应用题;教学策略  引 言  小学数学学科能培养学生的逻辑思维能力、创新思维能力,并
有没有一处遗址,考古学家发掘几十年,历史学家研究数千年,只因为一位历史人物?有,比如河南登封的王城岗遗址。考古学家在王城岗遗址要研究的历史人物是谁呢?他就是著名的大禹。大禹既是中国历史上鼎鼎有名的治水英雄,又是夏王朝的开创者,是从传说到史实的第一人,他的故事家喻户晓。
【摘要】让核心素养在初中数学学习中落地生根,离不开有滋有味的数学阅读.数学学习中加入阅读,作用巨大:依托阅读,积淀学生人文底蕴;依托阅读,促使学生学会学习;依托阅读,引领学生实践创新.教师应多一些大局意识、创新意识和实践意识,引领初中生讀出趣味、读出深味、读出厚重、读出深意,发现不一样的意蕴,发现数学的神奇与博大;依托阅读进入到实践的深处,习得技能、获得素养、得到锻造,在数学的密林中渐行渐深.  
总结一组持续性部分性癫痫(Epilepsia partialis continua,EPC)患儿的特点,并提出一种整合关键鉴别诊断的诊断算法。对2002年—2019年在三级儿科神经病学中心就诊的EPC患儿进行分析。54例患儿符合EPC诊断标准。中位发病年龄为7岁(0.6~15岁),中位随访时间为4.3年(0.2~16年)。其中,诊断为Rasmussen脑炎(Rasmussen encephalitis,RE)30例(56%),线粒体疾病12例(22.2%),磁共振成像(MRI)阳性病灶相关局灶性癫痫6例(