2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2, 3  След.
 
 Re: Теорема Гёделя и формальные системы
Сообщение05.11.2013, 11:00 
Заслуженный участник


20/07/09
4026
МФТИ ФУПМ
AndreUT в сообщении #784922 писал(а):
Но мне остается до сих пор непонятным, как такое утверждение формулируется в обычной геометрии.

Никак. Евклидова геометрия разрешима.

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема Гёделя и формальные системы
Сообщение05.11.2013, 11:29 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
Stan Slapenarski в сообщении #784931 писал(а):
Аксиома параллельности Евклида. :-)
AndreUT в сообщении #784935 писал(а):
Ну это понятно, что аксиомы - это как раз те вещи, которые мы принимаем без доказательств. Но хотелось бы услышать что-то более нестандартное.
Вообще, Stan Slapenarski написал ерунду. Теорема Гёделя говорит о формуле, не выводимой вместе со своим отрицанием, тогда как аксиома данной теории в ней выводима (сама из себя, ну что ж поделать).

(Пока писал, уже ответили.) Евклидова геометрия же полна и непротиворечива, а теорема Гёделя этому не препятствует, потому та недостаточно сильна, в ней нельзя выразить всё нужное для построения той самой формулы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема Гёделя и формальные системы
Сообщение05.11.2013, 11:42 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


06/04/10
3152
AndreUT в сообщении #784935 писал(а):
истинных недоказуемых утверждений несчетное (неперечислимое - насколько я понимаю, это одно и то же) число.

Это не число, а свойство множества. Всё множество утверждений счётно, поэтому любое его подмножество также счётно - в терминах классической теории множеств.
А перечислимость = возможность пересчитать алгоритмом, и множество невыводимых утверждений счётно, но не перечислимо.

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема Гёделя и формальные системы
Сообщение05.11.2013, 11:47 
Заслуженный участник


08/04/08
8556
AndreUT в сообщении #784922 писал(а):
Насколько я понял, первая теорема Геделя говорит о том, что в любой формальной системе существует утверждение, которое является непротиворечивым и недоказуемым одновременно.
Нет, не в любой, а в любой, достаточно полной теории, содержащей формальную арифметику, причем здесь формальная арифметика - это некоторая конкретная (а не произвольная) явная система аксиом. Бывают и полные теории в формальной арифметике - арифметика Пресбургера, например.

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема Гёделя и формальные системы
Сообщение05.11.2013, 12:23 


21/01/11
11
Sonic86 в сообщении #784955 писал(а):
Нет, не в любой, а в любой, достаточно полной теории, содержащей формальную арифметику, причем здесь формальная арифметика - это некоторая конкретная (а не произвольная) явная система аксиом. Бывают и полные теории в формальной арифметике - арифметика Пресбургера, например.


Так-с.. Евлидова геометрия является формальной арифметикой, т.к. в ней есть набор аксиом.
Из слов arseniiv следует, что она полна. Тогда, если верить этой формулировке:

Цитата:
Любая формальная система аксиом содержит неразрешенные предположения


выходит, что в геометрии есть такие утверждения, противоречивые и доказуемые одновременно. А кто-то здесь говорил, что это неверно.

Явно кто-то ошибается, объясните, кто и почему? :-)

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема Гёделя и формальные системы
Сообщение05.11.2013, 12:27 
Заслуженный участник


20/07/09
4026
МФТИ ФУПМ
AndreUT в сообщении #784975 писал(а):
Евлидова геометрия является формальной арифметикой, т.к. в ней есть набор аксиом.

Нет, конечно. Нужен не "какой-то" набор аксиом, а "тот самый".
Арифметика - это арифметика. Например, аксиоматика Пеано формализует арифметику.
А теория действительных чисел (ну пусть евклидова геометрия) не содержит арифметики.

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема Гёделя и формальные системы
Сообщение05.11.2013, 12:30 
Аватара пользователя


23/03/13
147
AndreUT писал(а):
В разных книгах про теорему пишут по-разному: в одних, что существует непротиворечивое и недоказуемое утверждение, а в других, что истинных недоказуемых утверждений несчетное (неперечислимое - насколько я понимаю, это одно и то же) число. Как связаны эти две формулировки? Недоказуемые и непротиворечивые и являются этими истинными недоказуемыми?

Тут Вы много разного понаписывали. Отвечаю по пунктам.

Истинность вообще связана с доказуемостью лишь косвенно, поскольку, как правило, для формальных систем говорят о выводимости теорем (утверждений) из аксиом, и, вроде, обычно, так же в них понимают и доказуемость. Истинность же утверждения это уже выполнимость его в модели формальной системы.

Вопрос о несчетности числа истинных недоказуемых утверждений тоже несколько уводит в сторону от сути Теоремы Гёделя. Дело в том, что счетные множества это либо конечные, либо равномощные множеству натуральных чисел, и, обычно, множеству вообще всех утверждений, допустимых в формальной системе (с конечным алфавитом). Поэтому, видимо, построив в формальной системе одно недоказуемое и неопровержимое утверждение, его можно добавить как аксиому, затем в этой новой формальной системе построить еще одно недоказуемое и неопровержимое утверждение, добавить его как аксиому, и т.д. Таким образом, получая в результате бесконечное (но счетное) количество утверждений, недоказуемых и неопровержимых в исходной формальной системе.

Далее, я, как и nikvic, думаю, что перечислимость обычно вообще является не числом, а свойством множества, и разговор о ней опять уведет нас в сторону оффтопика о рекурсивных функциях, алгоритмах, программах для машины Тьюринга и т.д.

И, наконец, у теоремы Гёделя много аналогов.

AndreUT писал(а):
Насколько я понял, первая теорема Геделя говорит о том, что в любой формальной системе существует утверждение, которое является непротиворечивым и недоказуемым одновременно.

Не в любой, а в достаточно сильной. Например, для каждого непротиворечивого рекурсивно аксиоматизируемого расширения формальной арифметики $S$ существует предложение, неразрешимое в нем (т.е. замкнутая формула, невыводимая и неопровержимая) (см. Следствие 3.34 из книги Мендельсона). Но, например, вроде исчисление предикатов первого порядка полно, т.е. в нем любое утверждение или доказуемо, или опровержимо (т.е. из аксиом выводимо либо оно, либо его отрицание).

AndreUT писал(а):
аксиомы - это как раз те вещи, которые мы принимаем без доказательств


Это как посмотреть. Вроде, любое недоказуемое в формальной системе утверждение можно принять в ней как новую аксиому, что не повлияет на непротиворечивость этой системы. Проблемы могут возникать, если сделать наоборот – не принимать новое утверждениеа попробовать доказать, выведя из уже имеющихся в этой системе аксиом. Кроме того, принятие утверждений без доказательств из-за их «самоочевидности» касается уже не только формальных систем, а и их (семантических) интерпретаций. И, кстати

«Геометрия Евклида, по-видимому, была предложена как космологическая теория (см. Popper, 1952, стр. 147—148). И ее «постулаты» и «аксиомы» (или «общие понятия») были предложены как смелые, вызывающие предложения, направленные против Парменида и Зенона, учения которых влекли за собой не только ложность, но даже логическую ложность, непредставимость этих «постулатов». Только позже «постулаты» были приняты как несомненно истинные, и смелые антипарменидовские «аксиомы» (вроде «целое больше части») были сочтены настолько тривиальными, что были опущены в позднейших анализах доказательства и превращены в «скрытые леммы». Этот процесс начался с Аристотеля; он заклеймил Зенона как любящего спорить чудака, и его аргументы как «софистику». Эта история была недавно рассказана с интересными подробностями Арпадом Сабо (1960, стр. 65—84). Сa6o показал, что в эпоху Евклида слово «аксиома», как и «постулат», обозначало предположение в критическом диалоге (диалектическом), выставленное для того, чтобы проверить следствия, причем партнер по дискуссии не обязан был принимать его как истину. По иронии истории его значение оказалось перевернутым. Вершина авторитета Евклида была достигнута в век просвещения. Клеро побуждал своих товарищей не «затемнять доказательств и раздражать читателей», выставляя очевидные истины: Евклид делал это лишь для того, чтобы убедить «упорствующих софистов» (1741, стр. X и XI)».
Имре Лакатос «Доказательства и опровержения. Как доказываются теоремы».


arseniiv писал(а):
Разумеется, аксиомы вообще к теореме Гёделя не имеют отношения, и Stan Slapenarski написал ерунду. Она говорит о формуле, не выводимой вместе со своим отрицанием, тогда как аксиома данной теории в ней выводима, а отрицание аксиомы выводимо только в противоречивой теории.

Имелась ввиду, конечно, невыводимость Аксиомы параллельных в Абсолютной геометрии, как «самый» яркий и известный геометрический пример.

AndreUT писал(а):
Ну это понятно,

И как показывает история математики, проблема доказательства Аксиомы Параллельных в Абсолютной геометрии и ее решение (заключающее о невозможности данного доказательства) отнюдь не тривиальны (см. ту же статью из Википедии или мое краткое резюме).
arseniiv писал(а):
Евклидова геометрия же полна и непротиворечива,
Nemiroff писал(а):
Евклидова геометрия разрешима.

Ух ты. :shock: Т.е. в ней нельзя, например, сформулировать континуум-гипотезу для подмножеств действительной прямой и аналитическая геометрия сильнее евклидовой?

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема Гёделя и формальные системы
Сообщение05.11.2013, 12:30 
Заслуженный участник


08/04/08
8556
AndreUT в сообщении #784975 писал(а):
Евлидова геометрия является формальной арифметикой, т.к. в ней есть набор аксиом.
:facepalm: офигенное рассуждение. Ошибку сами сможете найти?

AndreUT в сообщении #784935 писал(а):
Ну это понятно, что аксиомы - это как раз те вещи, которые мы принимаем без доказательств.
Само по себе это бессмысленное утверждение.

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема Гёделя и формальные системы
Сообщение05.11.2013, 12:30 


21/01/11
11
Nemiroff в сообщении #784978 писал(а):
Нет, конечно. Нужен не "какой-то" набор аксиом, а "тот самый".


Вы имеете в виду, что геометрия все-таки неполна?

С перечислимостью и счетностью я, конечно, погорячился немного. Сначала написал, а потом понял, что неправ. Спасибо

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема Гёделя и формальные системы
Сообщение05.11.2013, 12:41 
Заслуженный участник


20/07/09
4026
МФТИ ФУПМ
AndreUT в сообщении #784983 писал(а):
Вы имеете в виду, что геометрия все-таки неполна?

Полна.
Теорема Гёделя всего лишь не запрещает действительным числам (или геометрии) быть одновременно полной и непротиворечивой теорией. Просто потому что эта теория слишком слабая (в некотором смысле) — она не подходит под условие теоремы.
Независимо от этого, действительные числа — теория полная. И даже разрешимая.

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема Гёделя и формальные системы
Сообщение05.11.2013, 12:44 
Аватара пользователя


23/03/13
147
AndreUT
Цитата:
Явно кто-то ошибается, объясните, кто

Ну, мы сейчас между собой договоримся, и решим, что Вы. :-D Про Евклидову геометрию, под которой здесь, понимают видимо, какую-нибудь гильбертовскую формальную систему, и говорят о ее непротиворечивости, полноте и разрешимости, Вам, наверное, расскажут другие, а о проблеме полноты формальной арифметики я писал в последнем абзаце этого сообщения. И если теория действительных чисел $D$ включает в себя неполную формальную арифметику $S$, то естественно ожидать, что $D$ тоже будет неполна.

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема Гёделя и формальные системы
Сообщение05.11.2013, 12:50 


21/01/11
11
Nemiroff в сообщении #784988 писал(а):
Полна.
Теорема Гёделя всего лишь не запрещает действительным числам (или геометрии) быть одновременно полной и непротиворечивой теорией. Просто потому что эта теория слишком слабая (в некотором смысле) — она не подходит под условие теоремы.


Не могли бы Вы привести формулировку, в которой это условие описывается?

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема Гёделя и формальные системы
Сообщение05.11.2013, 12:56 
Аватара пользователя


23/03/13
147
Я уже приводил выше подобное условие: “формальная система является непротиворечивым рекурсивно аксиоматизируемым расширением формальной арифметики $S$”, т.е., по сути, является достаточно сильной (богатой) для построения в ней гёделевской нумерации.

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема Гёделя и формальные системы
Сообщение05.11.2013, 12:59 
Заслуженный участник


20/07/09
4026
МФТИ ФУПМ
Погодите, вы спрашиваете про теорему Гёделя и при этом не знаете, как она формулируется?
Ну давайте по-простому, из Википедии, без страшных слов про "рекурсивно" что-то и "расширения".
Цитата:
если формальная арифметика непротиворечива, то в ней существует невыводимая и неопровержимая формула

То бишь (предполагая, что арифметика непротиворечива — ну иначе вообще не интересно), арифметика неполна.
Сама аксиоматика Пеано приведена там же — http://ru.wikipedia.org/wiki/Арифметика_Пеано

Так вот, действительные числа арифметики не содержат.

 Профиль  
                  
 
 Re: Теорема Гёделя и формальные системы
Сообщение05.11.2013, 13:01 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
Stan Slapenarski в сообщении #784980 писал(а):
Имелась ввиду, конечно, невыводимость Аксиомы параллельных в Абсолютной геометрии, как «самый» яркий и известный геометрический пример.
Но AndreUT-то имел в виду не абсолютную геометрию, а евклидову! :wink:

AndreUT в сообщении #784975 писал(а):
Тогда, если верить этой формулировке:
Цитата:
Любая формальная система аксиом содержит неразрешенные предположения
Да неправильная она, неправильная. Не любая. (К тому же, какие такие «предположения»? Ладно бы ещё предложения. Ну и «формальная система аксиом» тоже звучит то ли переусложнённо, то ли слишком общо. Аксиомам могут соответствовать какие-нибудь другие правила вывода, не как в исчислении высказываний или предикатов, и синтаксис может быть другой. Надеюсь, разговаривая о теориях, вы представляете себе, что это такое.)

-- Вт ноя 05, 2013 16:08:55 --

Кстати, арифметика Пеано не «минимальна», есть более слабая теория без схемы аксиом индукции (http://en.wikipedia.org/wiki/Robinson_arithmetic), к которой теорема Гёделя тоже применима.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 45 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3  След.

Модераторы: Модераторы Математики, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group