Чи можливі рекурсивні форми висловлювання Годеля?


20

Самореференційність проблеми P / NP іноді висвітлювалася як бар'єр для її вирішення, див., Наприклад, документ Скотта Аронсона, чи P проти NP формально незалежний ? Одним із багатьох можливих рішень P / NP буде демонстрація того, що проблема формально не залежить від ZFC або є справжньою, але недоказаною.

Можна вважати, що самореференційність проблеми може поставити більш глибокий виклик у доказі незалежності, наприклад, якщо твердження про її доказовість самі по собі є недоцільними або інакше неможливо пояснити.

Припустимо, ми називаємо теорему T Годель_0, якщо вона правдива, але недоказана в значенні теореми Годеля. Зателефонуйте T Godel_1, якщо вислів "T є Godel_0" є істинним, але недоцільним. Викличте T Godel_i, якщо твердження "T є Годель _ {(i-1)} є істинним.

Ми знаємо, що заяви Godel_0 існують, і було знайдено декілька прикладів "у природі", які не побудовані явно для цієї мети, як у цій статті .


Моє запитання: чи існують які-небудь заяви Godel_1 або вище? Чи є такі твердження природним наслідком теореми Годеля?

Що з твердженням, про яке ми не можемо довести абсолютно нічого: тобто таке, для якого для кожного k > 0, T - це Godel_k?

Я можу задати аналогічне запитання щодо формальної незалежності, хоча я підозрюю, що відповідь є "ні".

Щоб повернутися до питання P проти NP, дозвольте мені запитати, чи є навіть натяк на те, що теорема Годеля стосується питань розділеності класів. Чи були ідентифіковані правдиві, але недостовірні твердження щодо класів складності - крім, очевидно, зв’язку між проблемою зупинки та теоремою Годеля?


Це може бути більш підходящим для логіків у МО - сміливо повідомте, чи це так.
Ананд Кулкарні

Відповіді:


14

Як зазначали інші, з постановкою вашого питання є певні технічні труднощі. Щоб випрямити їх, почнемо з уникнення використання терміна "недоказувальний" без кваліфікації, і будемо чітко пояснювати, з якого набору аксіом має бути твердження, яке не має доказу. Наприклад, припустимо, що нас цікавлять твердження T, які неможливо довести з ПА, аксіоми арифметики Пеано першого порядку.

Перше роздратування полягає в тому, що «Т - це правда», не виразно в арифметичній мові першого порядку за теоремою Тарського. Ми могли б обійти це, працюючи в метатеорії, яка є достатньо потужною, щоб визначити істинність арифметичного твердження, але я думаю, що для ваших цілей це зайвий складний шлях. Я думаю, що вас цікавить не сама правда, а спрощеність. Тобто, я підозрюю, що ви були б задоволені тим, що визначили T як Godel_0, якщо T є правдивим, але не піддається доказуванню в PA, і визначивши, що T є Godel_1, якщо T є недоступним в PA, але "T є недоступним в PA", є недостовірним в ПА, і визначаючи, що Т є Годель_2, якщо Т є недоказувальним в ПА і "Т є недостовірним в ПА", є недостовірним в ПА, але "Т є недоказовим в ПА", не є доказовим в ПА ", не є доказовим в ПА і т.д. Таким чином, ми не робимо"

Цього достатньо, щоб ваше питання було точним, але, на жаль, існує досить тривіальне рішення. Візьміть T = "PA відповідає". Тоді T вірно, тому що ПА є послідовним, а T не можна довести в ПА за другою теоремою про незавершеність Геделя. Крім того, "Т є недоказувальним у ПА" також є недоказувальним у ПА з дещо нерозумної причини: будь-яке твердження форми "Х є недостовірним у ПА" є недоказувальним у ПА, оскільки "Х є недоказувальним у ПА", тривіально означає ", що ПА послідовний "(оскільки непослідовні системи все доводять ). Отже, T - це Годель_н для всіх росіян, але я не знаю, що це дійсно виникає у вашому наміченому питанні.

Ми можемо спробувати "виправити" ваше запитання, щоб уникнути подібних дрібниць, але натомість дозвольте мені спробувати вирішити те, що, на мою думку, є вашим наміченим питанням. Мовчки, я вважаю, що ви плутаєте логічні сили, необхідні для доведення теореми, з психологічними труднощамидоведення цього. Тобто, ви інтерпретуєте результат форми "Т недоступний в X", як кажучи, що Т якимось чином перевищує нашу здатність розуміти. Там є ці жахливі домисли, і ми караємо людей, які трясуть ПТ-батоги або батоги ZFC або що ти маєш у цих лютих звірів, намагаючись приручити їх. Але я не думаю, що "T не можна доказувати в X" слід тлумачити як значення "T неможливо міркувати". Швидше, це просто вимірювання конкретного технічного властивості щодо T, а саме його логічної сили. Отже, якщо ви намагаєтесь придумати монстра über, я не думаю, що знайти щось, що є не тільки недоказувальним, але чия недоцільність є недоказувальним тощо.

Нарешті, що стосується вашого питання про те, чи здається, що невиправданість взагалі пов’язана з відокремлюваністю класів складності, є певні зв’язки між обчислювальною внутрішньостабільністю та невиправданістю в певних системах обмеженої арифметики. Дещо з цього згадується в статті Ааронсона, яку ви цитуєте; див. також книгу Кука та Нгуєна " Логічні основи складності доказування" .


Дійсно, ваш тривіальний приклад вирішує питання, і я радий бачити, що в ньому було таке просте рішення - я підозрював, що такі твердження, ймовірно, рівноцінні. Однак мене цікавить лише логічна сила, а не психологічні труднощі доведення чи міркування про речі. Намір мого запитання полягав у тому, щоб запитати: "чи формально коли-небудь важче продемонструвати недоцільність неправдоподібності твердження, ніж показати, що твердження є недоказувальним?" Здається, ваш приклад пропонує відповідь "ні".
Ананд Кулкарні

Я не повністю розумію ваше перефразоване запитання, тому що ви все ще використовуєте слово "unprovable" без кваліфікації. Скажімо, T1 недоступний у X1. Тоді "T1 недоступний у X1" (називаємо це твердження T2) можна довести в деяких системах, а не в інших. Вас цікавить (не) доступність T2 в самій X1 або в якійсь іншій системі X2? Якщо остання, то в цілому існуватимуть системи X3, які доказують T2, але не "T2 не є доказовим у X2".
Тимофі Чоу

8

Я не дуже впевнений у визначенні Годеля_1. Чи можете ви спробувати формалізувати це трохи більше?

Як можна закодувати формулу "T - це Годель_0"? Для цього вам потрібно буде якось кодувати те, що "Т семантично відповідає", не посилаючись на поняття доказування. Як ти можеш це зробити?


1
Відмінний момент. Поняття Істини неможливо закодувати в послідовній "досить сильній" логіці.
ripper234

Як ви пропонуєте, я не дуже впевнений, що твердження можна формалізувати без чітко визначених уявлень про істинність і доказовість. Я припускаю, що очевидно, що я маю на увазі в неофіційному розумінні: твердження T - це Годель_1, якщо твердження «Т є правдивим, але недоказувальним» є правдивим, але недоказувальним. Якщо вирок Годеля, вільно, "жодного доказу цієї теореми не існує", то може бути вирок Годеля_1: "Немає доказів теореми" жодного доказу цієї теореми немає "." Це не зовсім відображає точне поняття. однак внутрішнє твердження є правдивим
Ананд Кулкарні

6

Виписки Godel_n існують для кожного n. Можливо, вас зацікавить "Невиправданість послідовності", книга Джорджа Булоса. Він визначає модальну логіку, в якій Box означає "є доказовим", "Diamond" означає "послідовним", а потім приступає до дослідження поведінки речень типу Годеля. (Він також написав наступну книгу "Логіка доказовості".)


Не могли б ви детальніше зупинитися на результатах Boolos? Чи доводить він, що такі заяви існують?
Ананд Кулкарні

Арг. Я читав першу книгу, а не другу, але це був мільйон років тому, коли я думав, що піду піднімаюсь логікою. Я навіть продав свій примірник книгарні. Я можу перевірити, чи є тут у бібліотеці. Якби я знову подивився на це, я, певно, міг запам'ятати речі досить швидко. Хоча жодних обіцянок, і вибачте, я більше не допомагаю.
Аарон Стерлінг
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.