数理 すうり 逻辑 (英語 えいご :Mathematical logic )是 これ 数学 すうがく 的 てき 一 いち 个分支 ささえ ,其研究 けんきゅう 对象是 ぜ 对证明 和 わ 计算 这两个直观概念 がいねん 进行符号 ふごう 化 か 以后的 てき 形式 けいしき 系 けい 统 。数理 すうり 逻辑是 ぜ 数学 すうがく 基 もと 础的 てき 一个不可缺少的组成部分。主要 しゅよう 的 てき 子 こ 研究 けんきゅう 领域有 ゆう 模型 もけい 论 ,证明论 ,集合 しゅうごう 论和 わ 可 か 计算性 せい 理 り 论 。
数理 すうり 逻辑的 てき 研究 けんきゅう 范围是 ぜ 逻辑 中 ちゅう 可 か 被 ひ 数学 すうがく 模 も 式 しき 化 か 的 てき 部分 ぶぶん 。以前 いぜん 称 しょう 为符号 ごう 逻辑(相 あい 对于哲学 てつがく 逻辑 ),又 また 称 たたえ 元 もと 数学 すうがく 。数理 すうり 逻辑一般着重于研究公理系统的推断能力和表达能力。它也包括 ほうかつ 分析 ぶんせき 正 せい 确的数学 すうがく 推断 すいだん 来 らい 构筑数学 すうがく 基 もと 础 。
数理 すうり 逻辑的 てき 主要 しゅよう 分 ぶん 支 ささえ 包括 ほうかつ :
公理 こうり 化 か 集合 しゅうごう 论
模型 もけい 论
证明论 和 わ 数学 すうがく 构成主 ぬし 义
递归论
有 ゆう 时候计算复杂性 せい 理 り 论 也会被 ひ 认为是 ぜ 数理 すうり 逻辑的 てき 一 いち 部分 ぶぶん 。
每 まい 个分支 ささえ 都 と 有 ゆう 着 ぎ 重 じゅう 研究 けんきゅう 的 てき 方向 ほうこう ,但 ただし 是 ぜ 很多结论是 ぜ 共 ども 享 とおる 的 てき ,分 ぶん 支 ささえ 和 わ 分 ぶん 支 ささえ 之 の 间的界 かい 限 げん 不 ふ 是非 ぜひ 常 つね 严格。
比 ひ 如哥德尔不完 かん 备定理 ていり 不 ふ 仅仅是 ぜ 证明论 和 わ 递归论 的 てき 重大 じゅうだい 成果 せいか ,它还直接 ちょくせつ 影 かげ 响了模型 もけい 论中 なか 的 てき 勒布定理 ていり (Löb's theorem). 因 よし 为都基 もと 于公理化 りか 集合 しゅうごう 论,数理 すうり 逻辑的 てき 不同 ふどう 分 ぶん 支 ささえ 的 てき 证明方法 ほうほう 也有 やゆう 相 しょう 通 どおり 之 の 处,比 ひ 如力 ちから 迫 せり 可 か 以用来 らい 研究 けんきゅう 模型 もけい 论 ,递归论 和 わ 证明论 。
范畴论 也是和 わ 数理 すうり 逻辑有 ゆう 关的数学 すうがく 分 ぶん 支 ささえ ,范畴论的证明方法 ほうほう 使用 しよう 许多公理 こうり 化 か 的 てき 证明方式 ほうしき ,但 ただし 因 よし 为其在 ざい 数学 すうがく 中 ちゅう 的 てき 广阔应用范围,往往 おうおう 被 ひ 认为是 ぜ 一个独立的分支。这两个学科 か 的 てき 直接 ちょくせつ 联系是 ぜ 范畴逻辑. 但 ただし 也有 やゆう 范畴论方面 ほうめん 的 てき 数学 すうがく 家 か ,桑 くわ 德 とく 斯·麦 むぎ 克 かつ 莱恩 认为
范畴论独立 どくりつ 于集合 しゅうごう 论 也构成 なり 了 りょう 数学 すうがく 基 もと 础 。这个观点基 もと 于拓 つぶせ 扑斯理 り 论。
数理 すうり 逻辑和 わ 计算机 つくえ 科学 かがく 尤 ゆう 其是理 り 论计算 さん 机 つくえ 科学 かがく 有 ゆう 许多重合 じゅうごう 之 の 处,许多计算机 つくえ 科学 かがく 的 てき 先 さき 驱者既 すんで 是 ぜ 数学 すうがく 家 か 、又 また 是 ぜ 逻辑学 がく 家 か ,如哥德尔 、艾 あい 倫 りん ·圖 ず 靈 れい 、邱奇 、克 かつ 劳德·香 が 农 、斯蒂芬·科 か 尔·克 かつ 莱尼 等 ひとし 。
计算机 つくえ 科学 かがく 中 ちゅう 的 てき 程 ほど 序 じょ 语言学 がく 、语义学 がく 的 てき 研究 けんきゅう 从模型 もけい 论 衍生而来,而程 ほど 序 じょ 验证中 なか 的 てき 模型 もけい 检测 则从模型 もけい 论衍生 せい 而来。
柯里-霍华德 とく 同 どう 构 给出了 りょう “证明”和 かず “程 ほど 序 じょ ”的 てき 等 とう 价性,这一结果与 あずか 证明论 有 ゆう 关,直 ちょく 觉主义逻辑和 わ 线性逻辑 在 ざい 此起了 りょう 很大作用 さよう 。λ らむだ 演算 えんざん 和 わ 组合子 こ 逻辑 的 てき 演算 えんざん 属 ぞく 于理想 りそう 的 てき 程 ほど 序 じょ 语言 。
与 あずか 之 これ 相 しょう 应的,计算机 つくえ 科学 かがく 在自 あらじ 动验证和自 じ 动寻找证明 あかり 等 とう 技巧 ぎこう 方面 ほうめん 的 てき 成果 せいか 对逻辑研究 けんきゅう 做出了 りょう 反哺 はんぽ ,比 ひ 如说自 じ 动定理 ていり 证明 、计算机 つくえ 辅助证明 、计算群 ぐん 论 和 わ 逻辑编程 的 てき 应用。
逻辑史 し
某 ぼう 些哲学 がく 倾向浓厚的 てき 数学 すうがく 家 か 对用符号 ふごう 或 ある 代数 だいすう 方法 ほうほう 来 らい 处理形式 けいしき 逻辑作 さく 过一些尝试,比 ひ 如说莱布尼 あま 兹 和 わ 朗 ろう 伯 はく (Johann Heinrich Lambert)。莱布尼 あま 茨 いばら 的 てき 演算 えんざん 推论器 き ,很能让人想起 そうき 符号 ふごう 逻辑 ,可 か 以被看 み 作 さく 使 し 这种计算成 なり 为可行 ぎょう 的 てき 一 いち 种方式 しき 。但 ただし 他 た 们的工作 こうさく 鲜为人知 じんち ,后 きさき 继无人 じん 。
数理 すうり 逻辑的 てき 概念 がいねん 在 ざい 十 じゅう 九世纪中期出现了,它是两个古老 ころう 的 てき 学科 がっか :数学 すうがく 和 わ 哲学 てつがく 逻辑的 てき 交汇。[ 1] 数理 すうり 逻辑被 ひ 称 しょう 之 の 为符号 ごう 逻辑或 ある 形式 けいしき 逻辑或 ある 者 もの 逻辑代数 だいすう 。“数理 すうり 逻辑”的 てき 名称 めいしょう 是 ぜ 由 ゆかり 皮 かわ 亚诺首 くび 先 さき 给出,数理 すうり 逻辑在 ざい 本 ほん 质上依然 いぜん 是 これ 亚里士多 した 德 とく 的 てき 逻辑学 がく ,但 ただし 相 そう 比 ひ 于古典 こてん 哲学 てつがく 中 ちゅう 只 ただ 运用修辞 しゅうじ 学 がく ,直言 ちょくげん 三 さん 段 だん 论和 わ 哲学 てつがく 的 てき 方法 ほうほう ,数理 すうり 逻辑使用 しよう 更 さら 为严格 かく 的 てき 推断 すいだん 和 わ 借用 しゃくよう 了 りょう 很多抽象 ちゅうしょう 代数 だいすう 的 てき 符号 ふごう 来 らい 记述。[ 2] [ 3]
十 じゅう 九 きゅう 世 せい 纪初,乔治·布 ぬの 尔 和 わ 稍 やや 后 きさき 的 てき 奥 おく 古 こ 斯都·德 とく ·摩 ま 根 ね 都 と 提出 ていしゅつ 了 りょう 一种处理逻辑问题的系统性的数学方法,但 ただし 没 ぼっ 有 ゆう 使用 しよう 量 りょう 化 か (数理 すうり 逻辑) 。
戈 ほこ 特 とく 洛 らく 布 ぬの ·弗 どる 雷 かみなり 格 かく 1879年 ねん 出版 しゅっぱん 了 りょう 一本关于逻辑学的书《概念 がいねん 文字 もじ 》。书的完 かん 整 せい 标题为《模 かたぎ 仿算术的纯思维的形式 けいしき 语言》。这本书被认为无可争 そう 议是亚里士多 した 德之 のりゆき 后 きさき 在 ざい 逻辑学 がく 领域最 さい 重要 じゅうよう 的 てき 出版 しゅっぱん 物 ぶつ 。弗 どる 雷 かみなり 格 かく 开发他 た 的 てき 形式 けいしき 逻辑系 けい 统的动机是 ぜ 类似于莱布 ぬの 尼 あま 兹对“演算 えんざん 推论器 き ”的 てき 渴望 かつぼう 。演算 えんざん 加入 かにゅう 了 りょう 量 りょう 词 ,因 いん 而本质上是 ぜ 经典的 てき 谓词逻辑 。
在 ざい 逻辑中 ちゅう ,算 さん 术一词指的是关于自然数的理论。朱 しゅ 塞 ふさが 佩·皮 がわ 亚诺提出 ていしゅつ 了 りょう 一套以他的名字命名的算术公理皮 かわ 亚诺公理 こうり 。这套公理系 こうりけい 统使用布 ようふ 尔和薛定谔逻辑系统的变体,并且添加 てんか 了 りょう 量 りょう 化 か (数理 すうり 逻辑)的 てき 概念 がいねん 。皮 かわ 亚诺当 とう 时并不知 ふち 道 どう 戈 ほこ 特 とく 洛 らく 布 ぬの ·弗 どる 雷 かみなり 格 かく 所 ところ 做的相似 そうじ 工作 こうさく 。
大 だい 约在同一 どういつ 时间,理 り 查德·戴德金 きん 证明了 りょう 自然 しぜん 数 すう 具有 ぐゆう 归纳的 てき 独特 どくとく 特 とく 征 せい 。戴德金 きん 提出 ていしゅつ 了 りょう 一种不同的证明思路,这种证明缺乏 けつぼう 皮 がわ 亚诺公理 こうり 的 てき 形式 けいしき 逻辑特 とく 征 せい 。然 しか 而,戴德金的 きんてき 工作 こうさく 证明了 りょう 皮 かわ 亚诺系 けい 统中无法证明的 てき 定理 ていり ,包括 ほうかつ 自然 しぜん 数 すう 集合 しゅうごう 的 てき 唯 ただ 一 いち 性 せい (考 こう 虑同构的情 じょう 况下)以及函数 かんすう 和 わ 数学 すうがく 归纳的 てき 加法 かほう 和 わ 乘法 じょうほう 的 てき 递归定 てい 义。
亚里士多 した 德 とく 以来 いらい 的 てき 传统逻辑得 え 到 いた 改革 かいかく 和 わ 完成 かんせい ,数学 すうがく 家 か 也由此得到 いた 了 りょう 研究 けんきゅう 数学 すうがく 基本 きほん 概念 がいねん 的 てき 合 ごう 适工具 ぐ 。虽然这并不 ふ 意味 いみ 着 ぎ 1900年 ねん 至 いたり 1925年 ねん 间的有 ゆう 关数学 がく 基 もと 础的争 そう 论已有 ゆう 了 りょう 定 てい 论,但 ただし 这“新 しん ”逻辑在 ざい 很大程度 ていど 上澄 うわずみ 清 せい 了 りょう 有 ゆう 关数学 がく 的 てき 哲学 てつがく 问题 。
二 に 十 じゅう 世 せい 纪前叶 かのう ,因 いん 为关于数学 すうがく 基 もと 础的 てき 几次大 だい 辩论,数理 すうり 逻辑迎 むかえ 来 らい 了 りょう 基 もと 础理论学术产出 で 的 てき 大 だい 爆 ばく 炸。
传统的 てき 逻辑研究 けんきゅう (参 まいり 见逻辑论题列 れつ 表 ひょう )较偏重 へんちょう 于“论证的 てき 形式 けいしき ”,而当代 だい 数理 すうり 逻辑的 てき 态度也许可 か 以被总结为对于内容 ないよう 的 てき 组合研究 けんきゅう 。它同时包括 ほうかつ “语法”(例 れい 如,从一形式 けいしき 语言把 わ 一个文字串传送给一编译器 き 程 ほど 序 じょ ,从而转写为机器 き 指令 しれい )和 かず “语义”(在 ざい 模型 もけい 论中 ちゅう 构造特定 とくてい 模型 もけい 或 ある 全部 ぜんぶ 模型 もけい 的 てき 集合 しゅうごう )。
一些重要结果是:
一 いち 阶公式 こうしき 的 てき 普遍 ふへん 有效 ゆうこう 性 せい 的 てき 推定 すいてい 证明可用 かよう 算法 さんぽう 来 らい 检查有效 ゆうこう 性 せい 。用 よう 技 わざ 术语言 ごと 来 らい 说,证明集合 しゅうごう 是 ぜ 原始 げんし 递归的 てき 。实质上 じょう ,这就是 ぜ 哥德尔完全 かんぜん 性 せい 定理 ていり ,虽然那 な 个定理 ていり 的 てき 通常 つうじょう 陈述使 し 它与算法 さんぽう 之 これ 间的关系不明 ふめい 显。
有效 ゆうこう 的 てき 一 いち 阶公式 こうしき 的 てき 集合 しゅうごう 是 ぜ 不可 ふか 计算的 てき ,也就是 ぜ 说,不 ふ 存在 そんざい 算法 さんぽう 用作 ようさく 检测一 いち 條 じょう 公式 こうしき 是 ぜ 否 ひ 普遍 ふへん 成立 せいりつ 。不 ふ 過 か ,儘管一 いち 階 かい 邏輯不可 ふか 判定 はんてい ,仍是“半 はん 可 か 判定 はんてい ”的 てき ,即 そく 存在 そんざい 某 ぼう 個 こ 算法 さんぽう ,滿足 まんぞく :对此算法 さんぽう 输入一 いち 个一阶公式 しき ,如果这个一阶公式是普遍有效的,那 な 么算法 ほう 将 はた 在 ざい 某 ぼう 一时刻停机;如果不 ふ 是 ぜ 普遍 ふへん 有效 ゆうこう 的 てき ,那 な 么算法 ほう 将 しょう 会 かい 永 なが 远不停 とま 地 ち 计算下 か 去 さ 。然 しか 而,即 そく 使 つかい 算法 さんぽう 已 やめ 经运行 ぎょう 了 りょう 亿万 まん 年 ねん ,仍無法 ほう 分 ぶん 辨 べん 公式 こうしき 是 ぜ 否 ひ 有效 ゆうこう 。换句话说,有效 ゆうこう 公式 こうしき 的 てき 集合 しゅうごう 是 ぜ “递归可 か 枚 まい 举集合 しゅうごう ”。
普遍 ふへん 有效 ゆうこう 的 てき 二 に 阶公式 こうしき 的 てき 集合 しゅうごう 甚至不 ふ 是 ぜ 递归可 か 枚 まい 举的。这是哥德尔不完全性 ふかんぜんせい 定理 ていり 的 てき 一 いち 个结果 はて 。
勒文海 うみ 姆-斯科伦定理 ていり 。
相 あい 继式演算 えんざん 中 なか 的 てき 切 せつな 消 しょう 定理 ていり 。
保 ほ 罗·约瑟夫 おっと ·科 か 恩 おん (Paul Cohen)在 ざい 1963年 ねん 证明的 てき 连续统假设 的 てき 独立 どくりつ 性 せい 。
数理 すうり 逻辑的 てき 重要 じゅうよう 著作 ちょさく 有 ゆう 戈 ほこ 特 とく 洛 らく 布 ぬの ·弗 どる 雷 かみなり 格 かく (Gottlob Frege)的 てき 《概念 がいねん 文字 もじ 》(Begriffsschrift)、伯 はく 特 とく 兰·罗素的 てき 《数学 すうがく 原理 げんり 》(Principia Mathematica)等 とう 。
^ Ferreirós, José. The Road to Modern Logic-An Interpretation (PDF) . Bulletin of Symbolic Logic.: 441–484. [2023-01-24 ] . doi:10.2307/2687794 . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 (PDF) 于2023-02-02).
^ Bochenski,Jozef Maria; Translated by Otto Bird. Calculationes Suiseth Anglici (in Lithuanian). Springer. 1959. ISBN 9789048183286 .
^ Swinehead,Richard. Calculationes Suiseth Anglici (in Lithuanian). Calculationes Suiseth Anglici (in Lithuanian). 1498.