Là hình thức đệ quy của tuyên bố của Godel có thể?


20

Tính tự giới thiệu của vấn đề P / NP đôi khi được nêu bật như một rào cản đối với độ phân giải của nó, xem, ví dụ, bài viết của Scott Aaronson, P so với NP có độc lập chính thức không? Một trong nhiều nghị quyết có thể hiểu được đối với P / NP sẽ là một minh chứng rằng vấn đề này không phụ thuộc chính thức vào ZFC hoặc đúng nhưng không thể chứng minh được.

Có thể hình dung rằng tính tự tham chiếu của vấn đề có thể đặt ra một thách thức sâu sắc hơn trong việc chứng minh tính độc lập, ví dụ, nếu các tuyên bố về khả năng chứng minh của nó là không thể chứng minh được hoặc không thể lý giải được.

Giả sử chúng ta gọi một định lý T Godel_0 nếu nó đúng nhưng không thể chứng minh được theo nghĩa của định lý Godel. Gọi T Godel_1 nếu tuyên bố "T là Godel_0" là đúng, nhưng không thể chứng minh được. Gọi T Godel_i nếu tuyên bố "T là Godel _ {(i-1)} là đúng.

Chúng tôi biết rằng các câu lệnh Godel_0 tồn tại và một vài ví dụ đã được tìm thấy "trong tự nhiên" không được xây dựng rõ ràng cho mục đích này, như trong bài viết này .


Câu hỏi của tôi là: có tồn tại bất kỳ tuyên bố Godel_1 nào hoặc cao hơn không? Những tuyên bố như vậy có phải là hệ quả tự nhiên của định lý Godel không?

Điều gì về một tuyên bố mà chúng ta có thể chứng minh hoàn toàn không có gì: tức là, một tuyên bố cho mọi k > 0, T là Godel_k?

Tôi có thể hỏi một câu hỏi tương tự cho sự độc lập chính thức, mặc dù tôi nghi ngờ câu trả lời là "không" ở đó.

Để trở lại câu hỏi P so với NP, hãy để tôi hỏi liệu thậm chí có một gợi ý rằng định lý của Godel có liên quan đến các câu hỏi về phân tách lớp hay không. Có bất kỳ tuyên bố đúng nhưng không thể chứng minh nào được xác định liên quan đến các lớp phức tạp - tất nhiên, ngoài mối liên hệ rõ ràng giữa vấn đề tạm dừng và định lý của Godel?


Điều này có thể phù hợp hơn với các nhà logic học tại MO - vui lòng cho biết nếu đây là trường hợp.
Anand Kulkarni

Câu trả lời:


14

Như những người khác đã chỉ ra, có những khó khăn kỹ thuật nhất định với tuyên bố câu hỏi của bạn. Để làm rõ chúng, hãy bắt đầu bằng cách tránh sử dụng thuật ngữ "không thể chứng minh" mà không đủ điều kiện và rõ ràng về tập hợp tiên đề nào mà tuyên bố T của bạn được cho là không thể chứng minh được. Chẳng hạn, giả sử rằng chúng ta quan tâm đến các câu T không thể chứng minh được từ PA, các tiên đề của số học Peano bậc nhất.

Điều khó chịu đầu tiên là "T là đúng" không thể diễn tả bằng ngôn ngữ số học thứ nhất, theo định lý của Tarski. Chúng ta có thể giải quyết vấn đề này bằng cách làm việc trong một siêu máy tính đủ mạnh để xác định sự thật của một tuyên bố hợp lý, nhưng tôi nghĩ với mục đích của bạn, đây là một con đường phức tạp không cần thiết phải thực hiện. Tôi nghĩ rằng bạn không quá quan tâm đến sự thật nhưng sẽ chứng minh được. Đó là, tôi nghi ngờ bạn sẽ hài lòng với việc xác định T là Godel_0 nếu T đúng nhưng không thể chứng minh được trong PA và xác định T là Godel_1 nếu T không thể chứng minh được trong PA nhưng "T không thể chứng minh được trong PA" là không thể chứng minh được trong PA, và định nghĩa T là Godel_2 nếu T không thể chứng minh được trong PA và "T không thể chứng minh được trong PA" là không thể chứng minh được trong PA nhưng "'T không thể chứng minh được trong PA' là không thể chứng minh được trong PA", không thể chứng minh được trong PA ", v.v.

Điều này đủ để làm cho câu hỏi của bạn chính xác, nhưng thật không may, sau đó có một giải pháp khá tầm thường. Lấy T = "PA là nhất quán." Thì T đúng vì PA phù hợp và T không thể chứng minh được trong PA theo định lý bất toàn thứ 2 của Goedel. Hơn nữa, "T là không thể chứng minh được trong PA" cũng không thể chứng minh được trong PA vì một lý do hơi ngớ ngẩn: bất kỳ tuyên bố nào của mẫu "X là không thể chứng minh được trong PA" là không thể chứng minh được trong PA vì "X không thể chứng minh được trong PA" "(vì các hệ thống không nhất quán chứng minh mọi thứ ). Vì vậy, T là Godel_n cho tất cả n, nhưng tôi không thực sự hiểu câu hỏi của bạn.

Chúng tôi có thể cố gắng "vá" câu hỏi của bạn để tránh những chuyện nhỏ nhặt như vậy, nhưng thay vào đó, hãy để tôi cố gắng giải quyết những gì tôi nghĩ là câu hỏi của bạn. Một cách khéo léo, tôi tin rằng bạn đang kết hợp sức mạnh logic cần thiết để chứng minh một định lý với khó khăn tâm lýchứng minh điều đó Đó là, bạn diễn giải một kết quả của mẫu "T là không thể chứng minh được trong X" khi nói rằng T bằng cách nào đó vượt quá khả năng hiểu biết của chúng tôi. Có những phỏng đoán quái dị ngoài kia, và chúng tôi trừng phạt con người bẻ khóa roi PA hoặc roi ZFC hoặc những gì bạn có ở những con thú hung dữ đó, cố gắng chế ngự chúng. Nhưng tôi không nghĩ rằng "T là không thể chứng minh được trong X" nên được hiểu là "T là không thể lý do." Thay vào đó, nó chỉ đo một thuộc tính kỹ thuật cụ thể về T, cụ thể là độ mạnh logic của nó. Vì vậy, nếu bạn đang cố gắng tìm ra quái vật über, tôi không nghĩ rằng việc tìm kiếm thứ gì đó không chỉ không thể chứng minh được mà còn không thể chứng minh được là không thể chứng minh được, v.v., là hướng đi đúng đắn.

Cuối cùng, liên quan đến câu hỏi của bạn về việc liệu khả năng không có khả năng có vẻ liên quan đến khả năng phân tách của các lớp phức tạp hay không, có một số mối liên hệ giữa độ khó tính toán và tính không khả thi trong một số hệ thống số học bị ràng buộc. Một số điều này được đề cập trong bài báo của Aaronson mà bạn trích dẫn; xem thêm cuốn sách của Cook và Nguyễn Những nền tảng logic của độ phức tạp chứng minh .


Thật vậy, ví dụ tầm thường của bạn giải quyết được câu hỏi và tôi rất vui khi thấy nó có độ phân giải đơn giản như vậy - tôi đã nghi ngờ rằng những tuyên bố như vậy có lẽ tương đương. Tuy nhiên tôi chỉ quan tâm đến sức mạnh logic, không phải là khó khăn tâm lý trong việc chứng minh hay lý luận về mọi thứ. Mục đích của câu hỏi của tôi là hỏi, "có bao giờ chính thức khó chứng minh tính không khả thi của một tuyên bố không khả thi hơn là thể hiện một tuyên bố là không thể chứng minh được không?" Ví dụ của bạn dường như gợi ý câu trả lời là "không".
Anand Kulkarni

Tôi hoàn toàn không hiểu câu hỏi lặp lại của bạn, bởi vì bạn vẫn đang sử dụng từ "không thể chứng minh" mà không đủ điều kiện. Nói rằng T1 là không thể chứng minh trong X1. Sau đó, "T1 là không thể chứng minh được trong X1" (gọi câu lệnh này là T2) có thể chứng minh được ở một số hệ thống chứ không phải các hệ thống khác. Bạn có quan tâm đến khả năng (un) của T2 trong chính X1 hoặc trong một số hệ thống X2 khác không? Nếu sau này, nói chung sẽ tồn tại các hệ thống X3 chứng minh T2 nhưng không phải là "T2 không thể chứng minh được trong X2".
Timothy Chow

8

Tôi không chắc lắm về định nghĩa của Godel_1. Bạn có thể cố gắng chính thức hóa nó một chút nữa không?

Làm thế nào bạn có thể mã hóa công thức "T là Godel_0"? Cho rằng bạn sẽ cần phải mã hóa bằng cách nào đó rằng "T là đúng về mặt ngữ nghĩa" mà không đề cập đến khái niệm bằng chứng. Làm thế nào bạn có thể làm điều đó?


1
Điểm tuyệt vời. Khái niệm Chân lý là không thể mã hóa theo logic "đủ mạnh" nhất quán.
ripper234

Như bạn đề xuất, tôi không chắc chắn rằng tuyên bố có thể được chính thức hóa mà không có các khái niệm xác định rõ ràng về sự thật và chứng minh. Tôi cho rằng đó là điều hiển nhiên theo ý nghĩa của tôi theo nghĩa không chính thức: một tuyên bố T là Godel_1 nếu tuyên bố "T là đúng, nhưng không thể chứng minh được" là đúng, nhưng không thể chứng minh được. Nếu câu của Godel là lỏng lẻo, "Không có bằng chứng nào về định lý này tồn tại", thì câu Godel_1 có thể là "Không có bằng chứng của định lý" không tồn tại bằng chứng của định lý này "." Điều này không hoàn toàn nắm bắt được khái niệm chính xác Tuy nhiên, về tuyên bố bên trong là đúng.
Anand Kulkarni

6

Các câu lệnh Godel_n tồn tại cho mỗi n. Bạn có thể quan tâm đến Tính không nhất quán của tính nhất quán, một cuốn sách của George Boolos. Anh ta định nghĩa một logic phương thức trong đó Box có nghĩa là "có thể chứng minh được", Diamond có nghĩa là "nhất quán", và sau đó tiến hành điều tra hành vi của các câu kiểu Godel. (Anh ấy cũng đã viết một cuốn sách tiếp theo, Logic của tính khả thi.)


Bạn có thể giải thích về kết quả của Boolos? Liệu anh ta có chứng minh rằng những tuyên bố như vậy tồn tại?
Anand Kulkarni

Argh. Tôi đọc cuốn sách đầu tiên, không phải cuốn thứ hai, nhưng đó là một triệu năm trước khi tôi nghĩ rằng tôi sẽ làm logic khi tôi lớn lên. Tôi thậm chí đã bán bản sao của cuốn sách cho một hiệu sách. Tôi có thể kiểm tra xem nó có trong thư viện ở đây không. Nếu tôi nhìn lại lần nữa, tôi có thể nhớ mọi thứ rất nhanh. Không có lời hứa nào, và xin lỗi tôi không giúp đỡ nhiều hơn.
Aaron Sterling
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.