การตีความ (ตรรกศาสตร์)
การตีความคือ การกำหนดความหมายให้กับสัญลักษณ์ของภาษาเชิงรูปธรรม ภาษาเชิงรูปธรรมหลายภาษาที่ใช้ในคณิตศาสตร์ตรรกศาสตร์และวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีถูกกำหนดขึ้นโดยใช้ไวยากรณ์เพียงอย่างเดียวและด้วยเหตุนี้จึงไม่มีความหมายใดๆ จนกว่าจะได้รับการตีความ การศึกษาทั่วไปเกี่ยวกับการตีความภาษาเชิงรูปธรรมเรียกว่า อรรถ ศาสตร์เชิงรูปธรรม
ตรรกศาสตร์เชิงรูปธรรมที่นิยมศึกษามากที่สุด ได้แก่ตรรกศาสตร์ประพจน์ตรรกศาสตร์ภาคแสดงและ ตรรกศาสตร์ เชิงโม ดอลที่ คล้ายคลึงกัน และสำหรับตรรกศาสตร์เหล่านี้ มีวิธีการมาตรฐานในการนำเสนอการตีความ ในบริบทเหล่านี้ การตีความคือฟังก์ชันที่ให้การขยายสัญลักษณ์และสตริงของภาษาเป้าหมาย ตัวอย่างเช่น ฟังก์ชันการตีความอาจรับสัญลักษณ์ภาคแสดงและกำหนดส่วนขยายให้กับมันการตีความของเราทั้งหมดทำได้เพียงแค่กำหนดส่วนขยายเท่านั้นไปยังสัญลักษณ์ที่ไม่ใช่ตรรกะและไม่ได้กล่าวอ้างเกี่ยวกับว่าคือการยืนหยัดเพื่อความสูงส่งและสำหรับอับราฮัม ลินคอล์น ในทางกลับกัน การตีความไม่ได้กล่าวถึงสัญลักษณ์ทางตรรกะ เช่น ตัวเชื่อมทางตรรกะ"" และ "แม้ว่าเราอาจจะตีความสัญลักษณ์เหล่านี้ว่าแทนสิ่งต่างๆ หรือแนวคิดบางอย่าง แต่การตีความนั้นไม่ได้ถูกกำหนดโดยฟังก์ชันการตีความ
การตีความมัก (แต่ไม่เสมอไป) เป็นวิธีหนึ่งในการกำหนดค่าความจริงของประโยคในภาษา หากการตีความใด ๆ กำหนดค่าความจริงให้กับประโยคหรือทฤษฎีการตีความนั้นจะเรียกว่าแบบจำลองของประโยคหรือทฤษฎีนั้น
ภาษาทางการ
ภาษาทางการประกอบด้วยชุดประโยค (ซึ่งอาจมีจำนวนอนันต์ เรียกว่าคำหรือสูตร ) ที่สร้างขึ้นจากชุดตัวอักษรหรือสัญลักษณ์ที่ กำหนด ไว้ ชุดตัวอักษรที่ใช้เรียกประโยคเหล่านี้เรียกว่าอักษร (alphabet)ซึ่งใช้ในการกำหนดภาษา เพื่อแยกแยะกลุ่มสัญลักษณ์ที่อยู่ในภาษาทางการออกจากกลุ่มสัญลักษณ์ที่ไม่มีรูปแบบตายตัว บางครั้งกลุ่มสัญลักษณ์ที่อยู่ในภาษาทางการจึงเรียกว่า สูตรที่ถูกต้อง ( well-formed formulæหรือ wff) คุณลักษณะสำคัญของภาษาทางการคือ ไวยากรณ์ของภาษาสามารถกำหนดได้โดยไม่ต้องอ้างอิงถึงการตีความ ตัวอย่างเช่น เราสามารถระบุได้ว่า ( PหรือQ ) เป็นสูตรที่ถูกต้อง แม้ว่าจะไม่ทราบว่าเป็นจริงหรือเท็จก็ตาม
ตัวอย่าง
ภาษาทางการสามารถกำหนดได้ด้วยตัวอักษรและด้วยคำที่อยู่ในหากเริ่มต้นด้วยและประกอบด้วยสัญลักษณ์เพียงอย่างเดียวและ.
การตีความที่เป็นไปได้ของสามารถกำหนดเลขฐานสิบ '1' ให้กับและ '0' ถึง. แล้วภายใต้การตีความนี้ จะหมายถึง 101.
ค่าคงที่เชิงตรรกะ
ในกรณีเฉพาะของตรรกศาสตร์เชิงประพจน์และตรรกศาสตร์เชิงภาคแสดง ภาษาเชิงรูปธรรมที่พิจารณานั้นมีตัวอักษรที่แบ่งออกเป็นสองชุด ได้แก่ สัญลักษณ์เชิงตรรกะ ( ค่าคงที่เชิงตรรกะ ) และสัญลักษณ์ที่ไม่ใช่เชิงตรรกะ แนวคิดเบื้องหลังคำศัพท์นี้คือ สัญลักษณ์ เชิงตรรกะมีความหมายเหมือนกันไม่ว่าเรื่องที่ศึกษาจะเป็นเรื่องอะไร ในขณะที่ สัญลักษณ์ ที่ไม่ใช่เชิงตรรกะจะมีความหมายเปลี่ยนแปลงไปตามขอบเขตของการศึกษา
ค่าคงที่เชิงตรรกะจะมีความหมายเหมือนกันเสมอในทุกการตีความแบบมาตรฐาน ดังนั้นความหมายของสัญลักษณ์ที่ไม่ใช่เชิงตรรกะเท่านั้นที่จะเปลี่ยนแปลงไป ค่าคงที่เชิงตรรกะประกอบด้วยสัญลักษณ์ตัวบ่งปริมาณ ∀ ("ทั้งหมด") และ ∃ ("บางส่วน"), สัญลักษณ์ตัวเชื่อมเชิงตรรกะ ∧ ("และ"), ∨ ("หรือ"), ¬ ("ไม่ใช่"), วงเล็บและสัญลักษณ์การจัดกลุ่มอื่นๆ และ (ในการตีความหลายๆ แบบ) สัญลักษณ์ความเท่าเทียมกัน =
คุณสมบัติทั่วไปของการตีความเชิงฟังก์ชันความจริง
การตีความที่ศึกษากันโดยทั่วไปจำนวนมากเชื่อมโยงประโยคแต่ละประโยคในภาษาเชิงรูปธรรมกับค่าความจริงเพียงค่าเดียว คือ จริง หรือ เท็จ การตีความเหล่านี้เรียกว่าการตีความเชิงฟังก์ชันความจริงซึ่งรวมถึงการตีความตามปกติของตรรกศาสตร์เชิงประพจน์และตรรกศาสตร์ลำดับที่หนึ่ง ประโยคที่ถูกทำให้เป็นจริงโดยการกำหนดค่าเฉพาะ จะกล่าวได้ว่าประโยคนั้นเป็นไป ตาม เงื่อนไขของการกำหนดค่าดังกล่าว
ในตรรกศาสตร์คลาสสิกไม่มีประโยคใดที่สามารถเป็นจริงและเท็จได้พร้อมกันด้วยการตีความเดียวกัน แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่เป็นจริงสำหรับตรรกศาสตร์แบบกลูท เช่น LP ก็ตาม[ 1 ]อย่างไรก็ตาม แม้ในตรรกศาสตร์คลาสสิก ก็เป็นไปได้ที่ค่าความจริงของประโยคเดียวกันจะแตกต่างกันภายใต้การตีความที่แตกต่างกัน ประโยคจะสอดคล้องกันหากเป็นจริงภายใต้การตีความอย่างน้อยหนึ่งแบบ มิฉะนั้นจะไม่สอดคล้องกันประโยค φ กล่าวได้ว่าถูกต้องตามหลักตรรกศาสตร์หากสอดคล้องกับการตีความทุกแบบ (ถ้า φ สอดคล้องกับการตีความทุกแบบที่สอดคล้องกับ ψ แล้ว φ จะกล่าวได้ว่าเป็นผลลัพธ์เชิงตรรกศาสตร์ของ ψ)
ตัวเชื่อมตรรกะ
สัญลักษณ์เชิงตรรกะบางอย่างของภาษา (นอกเหนือจากตัวบ่งปริมาณ) เป็นตัวเชื่อมฟังก์ชันความจริงซึ่งแสดงถึงฟังก์ชันความจริง — ฟังก์ชันที่รับค่าความจริงเป็นอาร์กิวเมนต์และส่งคืนค่าความจริงเป็นเอาต์พุต (กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ เป็นการดำเนินการกับค่าความจริงของประโยค)
ตัวเชื่อมความหมายเชิงตรรกะช่วยให้สามารถสร้างประโยคผสมจากประโยคที่ง่ายกว่าได้ ด้วยวิธีนี้ ค่าความจริงของประโยคผสมจะถูกกำหนดเป็นฟังก์ชันความจริงบางอย่างของค่าความจริงของประโยคที่ง่ายกว่า โดยทั่วไปแล้ว ตัวเชื่อมความหมายเหล่านี้ถือว่าเป็นค่าคงที่ทางตรรกะหมายความว่า ความหมายของตัวเชื่อมความหมายเหล่านี้จะเหมือนกันเสมอ ไม่ว่าสัญลักษณ์อื่นๆ ในสูตรจะถูกตีความอย่างไรก็ตาม
นี่คือวิธีการกำหนดตัวเชื่อมทางตรรกะในตรรกศาสตร์เชิงประพจน์:
- ¬Φ เป็นจริง ก็ต่อ เมื่อ Φ เป็นเท็จ
- (Φ ∧ Ψ) เป็นจริงก็ต่อเมื่อ Φ เป็นจริงและ Ψ เป็นจริง
- (Φ ∨ Ψ) เป็นจริงก็ต่อเมื่อ Φ เป็นจริง หรือ Ψ เป็นจริง (หรือทั้งสองเป็นจริง)
- (Φ → Ψ) เป็นจริงก็ต่อเมื่อ ¬Φ เป็นจริง หรือ Ψ เป็นจริง (หรือทั้งสองเป็นจริง)
- (Φ ↔ Ψ) เป็นจริงก็ต่อเมื่อ (Φ → Ψ) เป็นจริงและ (Ψ → Φ) เป็นจริง
ดังนั้น ภายใต้การตีความที่กำหนดไว้ของตัวอักษรประโยคทั้งหมด Φ และ Ψ (กล่าวคือ หลังจากกำหนดค่าความจริงให้กับตัวอักษรประโยคแต่ละตัวแล้ว) เราสามารถกำหนดค่าความจริงของสูตรทั้งหมดที่มีตัวอักษรเหล่านั้นเป็นส่วนประกอบได้ โดยขึ้นอยู่กับตัวเชื่อมทางตรรกะ ตารางต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้มีลักษณะอย่างไร สองคอลัมน์แรกแสดงค่าความจริงของตัวอักษรประโยคที่กำหนดโดยการตีความที่เป็นไปได้สี่แบบ ส่วนคอลัมน์อื่นๆ แสดงค่าความจริงของสูตรที่สร้างขึ้นจากตัวอักษรประโยคเหล่านี้ โดยกำหนดค่าความจริงแบบเวียนซ้ำ
| การตีความ | Φ | Ψ | ¬Φ | (Φ ∧ Ψ) | (Φ ∨ Ψ) | (Φ → Ψ) | (Φ ↔ Ψ) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| #1 | ที | ที | เอฟ | ที | ที | ที | ที |
| #2 | ที | เอฟ | เอฟ | เอฟ | ที | เอฟ | เอฟ |
| #3 | เอฟ | ที | ที | เอฟ | ที | ที | เอฟ |
| #4 | เอฟ | เอฟ | ที | เอฟ | เอฟ | ที | ที |
ตอนนี้เราจะเข้าใจได้ง่ายขึ้นว่าอะไรทำให้สูตรหนึ่งๆ มีความถูกต้องทางตรรกะ ลองพิจารณาสูตรF : (Φ ∨ ¬Φ) ถ้าฟังก์ชันการตีความของเราทำให้ Φ เป็นจริง ¬Φ จะกลายเป็นเท็จโดยตัวเชื่อมการปฏิเสธ เนื่องจากส่วนแยก Φ ของFเป็นจริงภายใต้การตีความนั้น ดังนั้นFจึงเป็นจริง ทีนี้ การตีความอีกแบบเดียวที่เป็นไปได้ของ Φ คือทำให้มันเป็นเท็จ และถ้าเป็นเช่นนั้น ¬Φ จะกลายเป็นจริงโดยฟังก์ชันการปฏิเสธ ซึ่งจะทำให้Fเป็นจริงอีกครั้ง เนื่องจากส่วนแยกหนึ่งของFคือ ¬Φ จะเป็นจริงภายใต้การตีความนี้ เนื่องจากการตีความทั้งสองแบบนี้เป็นการตีความทางตรรกะที่เป็นไปได้เพียงอย่างเดียวสำหรับFและเนื่องจากFเป็นจริงสำหรับทั้งสองแบบ เราจึงกล่าวว่ามันมีความถูกต้องทางตรรกะหรือเป็นสัจนิรันดร์
การตีความทฤษฎี
การตีความทฤษฎีคือความสัมพันธ์ระหว่างทฤษฎีกับเนื้อหาบางอย่าง เมื่อมี การจับคู่ แบบหลายต่อหนึ่งระหว่างข้อความพื้นฐานบางอย่างของทฤษฎีกับข้อความบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับเนื้อหา หากข้อความพื้นฐานทุกข้อความในทฤษฎีมีคู่ที่สอดคล้องกัน จะเรียกว่าการตีความแบบสมบูรณ์มิฉะนั้นจะเรียกว่า การตีความแบบ บางส่วน[ 2 ]
การตีความตรรกศาสตร์เชิงประพจน์
ภาษาทางการของตรรกศาสตร์เชิงประพจน์ประกอบด้วยสูตรที่สร้างขึ้นจากสัญลักษณ์เชิงประพจน์ (เรียกอีกอย่างว่า สัญลักษณ์ประโยค ตัวแปรประโยค ตัวแปรเชิงประพจน์ ) และตัวเชื่อมทางตรรกะสัญลักษณ์ที่ไม่ใช่ตรรกะ เพียงอย่างเดียว ในภาษาทางการของตรรกศาสตร์เชิงประพจน์คือสัญลักษณ์เชิงประพจน์ ซึ่งมักใช้ตัวอักษรตัวใหญ่แทน เพื่อให้ภาษาทางการมีความแม่นยำ จำเป็นต้องกำหนดชุดสัญลักษณ์เชิงประพจน์ที่เฉพาะเจาะจง
รูปแบบการตีความมาตรฐานในบริบทนี้คือฟังก์ชันที่แมปสัญลักษณ์ประพจน์แต่ละตัวไปยังค่าความจริงค่าใดค่าหนึ่งระหว่างจริงและเท็จ ฟังก์ชันนี้เรียกว่าฟังก์ชันการกำหนดค่าความจริงหรือ ฟังก์ชัน การประเมินค่าความจริง ในการนำเสนอหลายๆ แบบ จะมีการกำหนดค่าความจริงให้โดยตรง แต่บางการนำเสนอจะกำหนดตัวบ่งชี้ความจริงแทน
สำหรับภาษาที่มี ตัวแปรเชิงประพจน์ที่แตกต่างกัน nตัว จะมีการตีความที่เป็นไปได้ที่แตกต่างกัน 2<sup>n</sup> แบบ ตัวอย่างเช่น สำหรับตัวแปร a ใดๆจะมีการตีความที่เป็นไปได้ 2 <sup> 1 </sup> = 2 แบบ คือ 1) กำหนดให้ aเป็นTหรือ 2) กำหนดให้ aเป็นFสำหรับคู่a , bจะมีการตีความที่เป็นไปได้ 2 <sup>2</sup> = 4 แบบ คือ 1) ทั้งคู่ถูกกำหนดให้เป็น T 2) ทั้งคู่ถูกกำหนดให้เป็นF 3) กำหนดให้ a เป็นTและb เป็น F หรือ 4 )กำหนด ให้ aเป็นFและbเป็นT
เมื่อกำหนดค่าความจริงให้กับชุดสัญลักษณ์เชิงประพจน์แล้ว จะมีการขยายการตีความที่ไม่ซ้ำกันสำหรับสูตรเชิงประพจน์ทั้งหมดที่สร้างขึ้นจากตัวแปรเหล่านั้น การตีความที่ขยายออกไปนี้ถูกกำหนดขึ้นโดยวิธีอุปนัย โดยใช้คำจำกัดความของตารางความจริงของตัวเชื่อมทางตรรกะที่กล่าวถึงข้างต้น
ตรรกะลำดับที่หนึ่ง
แตกต่างจากตรรกศาสตร์เชิงประพจน์ ซึ่งทุกภาษามีลักษณะเหมือนกันหมด ยกเว้นการเลือกชุดตัวแปรเชิงประพจน์ที่แตกต่างกัน ตรรกศาสตร์ลำดับที่หนึ่งมีภาษาที่แตกต่างกันมากมาย แต่ละภาษาลำดับที่หนึ่งถูกกำหนดโดยลายเซ็น ลายเซ็นประกอบด้วยชุดสัญลักษณ์ที่ไม่ใช่ตรรกะ และการระบุสัญลักษณ์แต่ละตัวว่าเป็นสัญลักษณ์ค่าคงที่ สัญลักษณ์ฟังก์ชัน หรือสัญลักษณ์ภาคแสดงในกรณีของสัญลักษณ์ฟังก์ชันและสัญลักษณ์ภาคแสดง จะมีการกำหนดจำนวน สมาชิกที่เป็นจำนวนธรรมชาติ ด้วย อักษรสำหรับภาษาเชิงรูปธรรมประกอบด้วยค่าคงที่ทางตรรกะ สัญลักษณ์ความสัมพันธ์เท่ากัน = สัญลักษณ์ทั้งหมดจากลายเซ็น และชุดสัญลักษณ์อนันต์เพิ่มเติมที่เรียกว่าตัวแปร
ตัวอย่างเช่น ในภาษาของริงมีสัญลักษณ์คงที่ 0 และ 1 สัญลักษณ์ฟังก์ชันไบนารีสองตัวคือ + และ · และไม่มีสัญลักษณ์ความสัมพันธ์ไบนารี (ในที่นี้ ความสัมพันธ์เท่ากันถือเป็นค่าคงที่ทางตรรกะ)
กล่าวอีกนัยหนึ่ง เราอาจนิยามภาษาลำดับที่หนึ่งLว่าประกอบด้วยสัญลักษณ์แต่ละตัว a, b และ c; สัญลักษณ์ภาคแสดง F, G, H, I และ J; ตัวแปร x, y, z; ไม่มีตัวอักษรแสดงฟังก์ชัน; และไม่มีสัญลักษณ์ประโยค
ภาษาทางการสำหรับตรรกะลำดับที่หนึ่ง
เมื่อกำหนดลายเซ็น σ แล้ว ภาษาเชิงรูปธรรมที่สอดคล้องกันจะเรียกว่าเซตของสูตร σ แต่ละสูตร σ สร้างขึ้นจากสูตรอะตอมิกโดยใช้ตัวเชื่อมทางตรรกะ สูตรอะตอมิกสร้างขึ้นจากเทอมโดยใช้สัญลักษณ์ภาคแสดง การนิยามเชิงรูปธรรมของเซตของสูตร σ ดำเนินไปในทิศทางตรงกันข้าม กล่าวคือ ขั้นแรก เทอมต่างๆ จะถูกประกอบขึ้นจากสัญลักษณ์ค่าคงที่และฟังก์ชันพร้อมกับตัวแปร จากนั้น เทอมต่างๆ สามารถรวมกันเป็นสูตรอะตอมิกโดยใช้สัญลักษณ์ภาคแสดง (สัญลักษณ์ความสัมพันธ์) จากลายเซ็นหรือสัญลักษณ์ภาคแสดงพิเศษ "=" สำหรับความเท่าเทียมกัน (ดูส่วน " การตีความความเท่าเทียมกัน"ด้านล่าง) สุดท้าย สูตรของภาษาจะประกอบขึ้นจากสูตรอะตอมิกโดยใช้ตัวเชื่อมทางตรรกะและตัวบ่งปริมาณ
การตีความภาษาลำดับที่หนึ่ง
ในการกำหนดความหมายให้กับประโยคทุกประโยคในภาษาลำดับที่หนึ่ง จำเป็นต้องมีข้อมูลต่อไปนี้
- ขอบเขตของการสนทนา[ a ] Dซึ่งโดยปกติแล้วจะต้องไม่ว่างเปล่า (ดูด้านล่าง)
- สำหรับสัญลักษณ์ค่าคงที่ทุกตัว จะมีองค์ประกอบของDเป็นการตีความ
- สำหรับสัญลักษณ์ฟังก์ชันn -ary ทุกตัว จะมีฟังก์ชัน n -ary จากDไปยังDเป็นการตีความ (นั่นคือ ฟังก์ชันD n → D )
- สำหรับสัญลักษณ์ภาคแสดงn -ary ทุกตัว จะมีความสัมพันธ์ n -ary บนDเป็นการตีความ (นั่นคือ เซตย่อยของD n )
วัตถุที่บรรจุข้อมูลนี้เรียกว่าโครงสร้าง ( ของลายเซ็น σ) หรือ โครงสร้าง σ หรือ โครงสร้าง L (ของภาษา L) หรือ "แบบจำลอง"
ข้อมูลที่ระบุไว้ในการตีความนั้นเพียงพอที่จะให้ค่าความจริงแก่สูตรอะตอมิกใดๆ หลังจากที่ตัวแปรอิสระ แต่ละตัว (ถ้ามี) ถูกแทนที่ด้วยองค์ประกอบของโดเมนแล้ว ค่าความจริงของประโยคใดๆ จะถูกกำหนดแบบอุปนัยโดยใช้T-schemaซึ่งเป็นนิยามของความหมายลำดับที่หนึ่งที่พัฒนาโดย Alfred Tarski T-schema ตีความตัวเชื่อมทางตรรกะโดยใช้ตารางความจริง ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ดังนั้น ตัวอย่างเช่นφ ∧ ψจะเป็นจริงก็ต่อเมื่อทั้ง φ และ ψ เป็นจริง
สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถามว่าเราจะตีความสูตรในรูปแบบ∀ x φ( x )และ∃ x φ( x ) ได้อย่างไร โดเมนของการพิจารณาเป็นตัวกำหนดช่วงของตัวบ่งปริมาณเหล่านี้ แนวคิดก็คือ ประโยค∀ x φ( x )เป็นจริงภายใต้การตีความก็ต่อเมื่อทุกกรณีการแทนที่ของ φ( x ) โดยที่xถูกแทนที่ด้วยองค์ประกอบบางอย่างในโดเมน เป็นจริง สูตร∃ x φ( x )จะเป็นจริงก็ต่อเมื่อมีองค์ประกอบd อย่างน้อยหนึ่งตัว ในโดเมนที่ทำให้ φ( d ) เป็นจริง
กล่าวอย่างเคร่งครัดแล้ว ตัวอย่างการแทนที่ เช่น สูตร φ( d ) ที่กล่าวถึงข้างต้น ไม่ใช่สูตรในภาษาทางการดั้งเดิมของ φ เนื่องจากdเป็นองค์ประกอบของโดเมน มีสองวิธีในการจัดการกับปัญหาทางเทคนิคนี้ วิธีแรกคือการเปลี่ยนไปใช้ภาษาที่ใหญ่กว่า ซึ่งแต่ละองค์ประกอบของโดเมนจะถูกตั้งชื่อด้วยสัญลักษณ์คงที่ วิธีที่สองคือการเพิ่มฟังก์ชันในการตีความที่กำหนดค่าให้กับตัวแปรแต่ละตัวในองค์ประกอบของโดเมน จากนั้น T-schema สามารถวัดปริมาณตามการเปลี่ยนแปลงของการตีความดั้งเดิมที่ฟังก์ชันการกำหนดค่าตัวแปรนี้ถูกเปลี่ยนแปลง แทนที่จะวัดปริมาณตามตัวอย่างการแทนที่
ผู้เขียนบางคนยังยอมรับตัวแปรเชิงประพจน์ในตรรกะลำดับแรก ซึ่งจะต้องได้รับการตีความด้วย ตัวแปรเชิงประพจน์สามารถยืนหยัดได้ด้วยตัวเองในฐานะสูตรอะตอม การตีความตัวแปรเชิงประพจน์คือค่าความจริงสองค่า คือจริงและเท็จ[ 3 ]
เนื่องจากการตีความลำดับแรกที่อธิบายไว้ที่นี่ถูกกำหนดไว้ในทฤษฎีเซตจึงไม่ได้เชื่อมโยงสัญลักษณ์ภาคแสดงแต่ละตัวกับคุณสมบัติ[ b ] (หรือความสัมพันธ์) แต่เชื่อมโยงกับการขยายของคุณสมบัติ (หรือความสัมพันธ์) นั้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง การตีความลำดับแรกเหล่านี้เป็นแบบขยาย[ c ]ไม่ใช่แบบความหมาย
ตัวอย่างของการตีความลำดับที่หนึ่ง
ตัวอย่างของการตีความคุณสมบัติของภาษาLที่อธิบายไว้ข้างต้นมีดังนี้
- โดเมน: ชุดหมากรุก
- ค่าคงที่เฉพาะตัว: a: ราชาสีขาว, b: ราชินีสีดำ, c: เบี้ยของราชาสีขาว
- F(x): x คือชิ้นส่วน
- G(x): x คือเบี้ย
- H(x): x เป็นสีดำ
- I(x): x เป็นสีขาว
- J(x, y): x สามารถจับ y ได้
ในการตีความของ L:
- ประโยคต่อไปนี้เป็นประโยคที่ถูกต้อง: F(a), G(c), H(b), I(a), J(b, c)
- ประโยคต่อไปนี้เป็นประโยคเท็จ: J(a, c), G(a)
ข้อกำหนดโดเมนที่ไม่ว่างเปล่า
ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น การตีความลำดับที่หนึ่งมักจำเป็นในการระบุเซตที่ไม่ว่างเปล่าเป็นโดเมนของการสนทนา เหตุผลของข้อกำหนดนี้คือเพื่อรับประกันว่าความเท่าเทียมกัน เช่น โดยที่xไม่ใช่ตัวแปรอิสระของ φ นั้น ถือว่าถูกต้องตามหลักตรรกะ ความสมมูลนี้เป็นจริงในทุกการตีความที่มีโดเมนไม่ว่างเปล่า แต่ไม่เป็นจริงเสมอไปเมื่ออนุญาตให้มีโดเมนว่างเปล่า ตัวอย่างเช่น ความสมมูล ล้มเหลวในโครงสร้างใดๆ ที่มีโดเมนว่าง ดังนั้นทฤษฎีการพิสูจน์ของตรรกะลำดับแรกจึงซับซ้อนมากขึ้นเมื่ออนุญาตให้มีโครงสร้างว่าง อย่างไรก็ตาม ผลประโยชน์ที่ได้รับจากการอนุญาตให้มีโครงสร้างว่างนั้นมีน้อยมาก เนื่องจากทั้งการตีความที่ตั้งใจไว้และการตีความที่น่าสนใจของทฤษฎีที่ผู้คนศึกษานั้นมีโดเมนที่ไม่ว่าง[ 4 ] [ 5 ]
ความสัมพันธ์ที่ว่างเปล่าไม่ก่อให้เกิดปัญหาใดๆ สำหรับการตีความลำดับที่หนึ่ง เนื่องจากไม่มีแนวคิดที่คล้ายกันของการส่งผ่านสัญลักษณ์ความสัมพันธ์ข้ามตัวเชื่อมตรรกะ ซึ่งจะขยายขอบเขตของมันในกระบวนการนั้น ดังนั้นจึงยอมรับได้ที่สัญลักษณ์ความสัมพันธ์จะถูกตีความว่าเป็นเท็จโดยสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม การตีความสัญลักษณ์ฟังก์ชันจะต้องกำหนดฟังก์ชันที่ชัดเจนและสมบูรณ์ให้กับสัญลักษณ์นั้นเสมอ
การตีความความเท่าเทียมกัน
ความสัมพันธ์ความเท่าเทียมกันมักได้รับการพิจารณาเป็นพิเศษในตรรกศาสตร์อันดับหนึ่งและตรรกศาสตร์ภาคแสดงอื่นๆ โดยมีแนวทางทั่วไปอยู่สองแนวทาง
แนวทางแรกคือการพิจารณาความเท่าเทียมกันไม่ต่างจากความสัมพันธ์ทวิภาคอื่นๆ ในกรณีนี้ หากมีการรวมสัญลักษณ์ความเท่าเทียมกันไว้ในลายเซ็น มักจำเป็นต้องเพิ่มสัจพจน์ต่างๆ เกี่ยวกับความเท่าเทียมกันลงในระบบสัจพจน์ (ตัวอย่างเช่น สัจพจน์การแทนที่ที่กล่าวว่า ถ้าa = bและR ( a ) เป็นจริงแล้วR ( b ) ก็เป็นจริงเช่นกัน) แนวทางนี้มีประโยชน์มากที่สุดเมื่อศึกษาลายเซ็นที่ไม่รวมความสัมพันธ์ความเท่าเทียมกัน เช่น ลายเซ็นสำหรับทฤษฎีเซตหรือลายเซ็นสำหรับเลขคณิตอันดับสองซึ่งมีเพียงความสัมพันธ์ความเท่าเทียมกันสำหรับจำนวนเท่านั้น แต่ไม่มีความสัมพันธ์ความเท่าเทียมกันสำหรับเซตของจำนวน
แนวทางที่สองคือการพิจารณาสัญลักษณ์ความสัมพันธ์เท่าเทียมเป็นค่าคงที่ทางตรรกะที่ต้องได้รับการตีความโดยความสัมพันธ์เท่าเทียมที่แท้จริงในทุกการตีความ การตีความที่ตีความความเท่าเทียมในลักษณะนี้เรียกว่าแบบจำลองปกติดังนั้นแนวทางที่สองนี้จึงเหมือนกับการศึกษาเฉพาะการตีความที่เป็นแบบจำลองปกติเท่านั้น ข้อดีของแนวทางนี้คือสัจพจน์ที่เกี่ยวข้องกับความเท่าเทียมนั้นได้รับการตอบสนองโดยอัตโนมัติโดยแบบจำลองปกติทุกแบบ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องรวมไว้ในทฤษฎีลำดับที่หนึ่งอย่างชัดเจนเมื่อพิจารณาความเท่าเทียมในลักษณะนี้ แนวทางที่สองนี้บางครั้งเรียกว่าตรรกะลำดับที่หนึ่งที่มีความเท่าเทียมแต่ผู้เขียนหลายคนนำไปใช้ในการศึกษาตรรกะลำดับที่หนึ่งโดยทั่วไปโดยไม่มีการแสดงความคิดเห็นเพิ่มเติม
มีเหตุผลอื่นๆ อีกเล็กน้อยที่ทำให้ต้องจำกัดการศึกษาตรรกศาสตร์ลำดับที่หนึ่งไว้เฉพาะแบบจำลองปกติ ประการแรก เป็นที่ทราบกันดีว่าการตีความลำดับที่หนึ่งใดๆ ที่ตีความความเท่าเทียมกันด้วยความสัมพันธ์สมมูลและสอดคล้องกับสัจพจน์การแทนที่สำหรับความเท่าเทียมกัน สามารถลดทอนลงเหลือ การตีความ ที่เทียบเท่ากันในเชิงพื้นฐานบนเซตย่อยของโดเมนเดิมได้ ดังนั้นจึงไม่มีความทั่วไปเพิ่มเติมมากนักในการศึกษาแบบจำลองที่ไม่ใช่แบบปกติ ประการที่สอง หากพิจารณาแบบจำลองที่ไม่ใช่แบบปกติแล้ว ทฤษฎีที่สอดคล้องกันทุกทฤษฎีจะมีแบบจำลองอนันต์ ซึ่งส่งผลกระทบต่อข้อความของผลลัพธ์ต่างๆ เช่นทฤษฎีบทโลเวนไฮม์-สโกเลมซึ่งโดยปกติจะกล่าวภายใต้สมมติฐานว่าพิจารณาเฉพาะแบบจำลองปกติเท่านั้น
ตรรกะลำดับที่หนึ่งแบบหลายประเภท
การขยายความของตรรกศาสตร์ลำดับที่หนึ่งพิจารณาภาษาที่มีตัวแปรมากกว่าหนึ่งชนิดแนวคิดคือตัวแปรชนิดต่างๆ แทนวัตถุประเภทต่างๆ ตัวแปรทุกชนิดสามารถกำหนดปริมาณได้ ดังนั้นการตีความสำหรับภาษาที่มีตัวแปรหลายชนิดจึงมีโดเมนแยกต่างหากสำหรับตัวแปรแต่ละชนิด (มีตัวแปรจำนวนอนันต์ของแต่ละชนิด) สัญลักษณ์ฟังก์ชันและสัญลักษณ์ความสัมพันธ์ นอกเหนือจากจะมีจำนวนอาร์กิวเมนต์แล้ว ยังถูกกำหนดไว้ด้วยว่าอาร์กิวเมนต์แต่ละตัวต้องมาจากชนิดใดชนิดหนึ่ง
ตัวอย่างหนึ่งของตรรกะหลายประเภทคือเรขาคณิตแบบยูคลิด บนระนาบ มีสองประเภทคือ จุดและเส้น มีสัญลักษณ์ความสัมพันธ์เท่ากันสำหรับจุด สัญลักษณ์ความสัมพันธ์เท่ากันสำหรับเส้น และความสัมพันธ์การเกิดร่วมกันแบบไบนารีEซึ่งรับตัวแปรจุดหนึ่งตัวและตัวแปรเส้นหนึ่งตัว การตีความที่ตั้งใจไว้ของภาษานี้คือ ตัวแปรจุดครอบคลุมจุดทั้งหมดบนระนาบยูคลิดตัวแปรเส้นครอบคลุมเส้นทั้งหมดบนระนาบ และความสัมพันธ์การเกิดร่วมกันE ( p , l ) เป็นจริงก็ต่อเมื่อจุดpอยู่บนเส้นlเท่านั้น
ตรรกศาสตร์ภาคแสดงลำดับสูง
ภาษาทางการสำหรับตรรกศาสตร์เชิงประพจน์ลำดับสูงนั้นดูคล้ายกับภาษาทางการสำหรับตรรกศาสตร์ลำดับแรกมาก ความแตกต่างอยู่ที่ว่ามีตัวแปรหลายประเภทมากขึ้น ตัวแปรบางตัวสอดคล้องกับองค์ประกอบของโดเมน เช่นเดียวกับในตรรกศาสตร์ลำดับแรก ตัวแปรอื่นๆ สอดคล้องกับวัตถุประเภทที่สูงกว่า เช่น เซตย่อยของโดเมน ฟังก์ชันจากโดเมน ฟังก์ชันที่รับเซตย่อยของโดเมนและส่งคืนฟังก์ชันจากโดเมนไปยังเซตย่อยของโดเมน เป็นต้น ตัวแปรทุกประเภทเหล่านี้สามารถกำหนดปริมาณได้
โดยทั่วไปแล้ว การตีความในตรรกศาสตร์ลำดับสูงมีสองประเภท การตีความแบบสมบูรณ์ ( Full semantics)กำหนดว่า เมื่อขอบเขตของการสนทนา (domain of discourse) เป็นไปตามเงื่อนไขแล้ว ตัวแปรลำดับสูงจะต้องครอบคลุมองค์ประกอบที่เป็นไปได้ทั้งหมดของประเภทที่ถูกต้อง (เช่น เซตย่อยทั้งหมดของขอบเขต ฟังก์ชันทั้งหมดจากขอบเขตไปยังตัวมันเอง เป็นต้น) ดังนั้น การกำหนดการตีความแบบสมบูรณ์จึงเหมือนกับการกำหนดการตีความลำดับแรก ส่วนการตีความแบบเฮนกิน (Henkin semantics)ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นการตีความลำดับแรกแบบหลายประเภท (multi-sorted first-ordered first-order semantics) กำหนดให้การตีความต้องระบุขอบเขตแยกต่างหากสำหรับตัวแปรลำดับสูงแต่ละประเภท ดังนั้น การตีความในการตีความแบบเฮนกินจึงรวมถึงขอบเขตDเซตย่อยของDเซตของฟังก์ชันจากDไปยังDเป็นต้น ความสัมพันธ์ระหว่างการตีความทั้งสองแบบนี้เป็นหัวข้อสำคัญในตรรกศาสตร์ลำดับสูง
การตีความที่ไม่ใช่แบบคลาสสิก
การตีความตรรกศาสตร์เชิงประพจน์และตรรกศาสตร์เชิงภาคแสดงที่กล่าวมาข้างต้นนั้นไม่ใช่การตีความที่เป็นไปได้เพียงอย่างเดียว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ยังมีการตีความประเภทอื่นๆ ที่ใช้ในการศึกษาตรรกศาสตร์ที่ไม่ใช่แบบคลาสสิก (เช่นตรรกศาสตร์เชิงสัญชาตญาณ ) และในการศึกษาตรรกศาสตร์เชิงรูปแบบ
วิธีการตีความที่ใช้ในการศึกษาตรรกศาสตร์ที่ไม่ใช่แบบคลาสสิก ได้แก่แบบจำลองเชิงทอ พอโล ยีแบบจำลองค่าบูลีนและแบบจำลองคริปเค นอกจากนี้ ตรรกศาสตร์เชิงโมดอลยังได้รับการศึกษาโดยใช้แบบจำลองคริปเคด้วย
การตีความที่ตั้งใจไว้
ภาษาเชิงรูปธรรมหลายภาษามีความเกี่ยวข้องกับการตีความเฉพาะอย่างที่ใช้เพื่อเป็นแรงจูงใจ ตัวอย่างเช่น สัญลักษณ์ลำดับที่หนึ่งของทฤษฎีเซตประกอบด้วยความสัมพันธ์ทวิภาคเพียงหนึ่งเดียว คือ ∈ ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อแสดงถึงการเป็นสมาชิกของเซต และขอบเขตของการสนทนาในทฤษฎีลำดับที่หนึ่งของจำนวนธรรมชาติมีจุดประสงค์เพื่อแสดงถึงเซตของจำนวนธรรมชาติ
การตีความที่ตั้งใจไว้เรียกว่าแบบจำลองมาตรฐาน (คำที่Abraham Robinson นำเสนอ ในปี 1960) [ 6 ]ในบริบทของเลขคณิตของ Peanoนั้น ประกอบด้วยจำนวนธรรมชาติพร้อมกับการดำเนินการทางเลขคณิตทั่วไป แบบจำลองทั้งหมดที่สมมาตรกับแบบจำลองที่เพิ่งกำหนดไปก็เรียกว่ามาตรฐานเช่นกัน แบบจำลองเหล่านี้ทั้งหมดเป็นไปตามสัจพจน์ของ Peanoนอกจากนี้ยังมีแบบจำลองที่ไม่เป็นมาตรฐานของสัจพจน์ของ Peano (เวอร์ชันลำดับที่หนึ่ง)ซึ่งมีองค์ประกอบที่ไม่สัมพันธ์กับจำนวนธรรมชาติใดๆ
แม้ว่าการตีความที่ตั้งใจไว้จะไม่มีข้อบ่งชี้ที่ชัดเจนในกฎไวยากรณ์ ที่เป็นทางการอย่างเคร่งครัด แต่ก็ส่งผลต่อการเลือกกฎการสร้างและ การแปลง ของระบบไวยากรณ์อย่างเป็นธรรมชาติ ตัวอย่างเช่นสัญลักษณ์พื้นฐานต้องอนุญาตให้แสดงแนวคิดที่จะจำลองได้สูตรประโยคถูกเลือกเพื่อให้คู่ของมันในการตีความที่ตั้งใจไว้เป็นประโยคบอกเล่าที่มีความหมาย ประโยคพื้นฐานต้องออกมาเป็นประโยคที่ถูกต้องในการตีความกฎการอนุมานต้องเป็นเช่นนั้น หากประโยคสามารถ อนุมานได้โดยตรงจากประโยค, แล้วปรากฏว่าเป็นประโยคที่ถูกต้อง โดยมีความหมายโดยนัยตามปกติ ข้อกำหนดเหล่านี้ทำให้ ประโยค ที่พิสูจน์ได้ ทั้งหมด กลายเป็นความจริงเช่นกัน[ 7 ]
ระบบที่เป็นทางการส่วนใหญ่มีแบบจำลองมากกว่าที่ตั้งใจไว้ (การมีอยู่ของแบบจำลองที่ไม่เป็นมาตรฐานเป็นตัวอย่างหนึ่ง) เมื่อเราพูดถึง 'แบบจำลอง' ในวิทยาศาสตร์เชิงประจักษ์เราหมายถึง หากเราต้องการ ให้ ความเป็นจริงเป็นแบบจำลองของวิทยาศาสตร์ของเรา เราจะพูดถึงแบบจำลองที่ตั้งใจไว้แบบจำลองในวิทยาศาสตร์เชิงประจักษ์คือการตีความเชิงพรรณนาที่ตั้งใจไว้ซึ่งถูกต้องตามข้อเท็จจริง (หรือในบริบทอื่น ๆ: การตีความตามอำเภอใจที่ไม่ตั้งใจซึ่งใช้เพื่อชี้แจงการตีความเชิงพรรณนาที่ตั้งใจไว้ซึ่งถูกต้องตามข้อเท็จจริงดังกล่าว) แบบจำลองทั้งหมดเป็นการตีความที่มี ขอบเขตการสนทนาเดียวกันกับที่ตั้งใจไว้ แต่มีการกำหนดค่าคงที่ที่ไม่ใช่ตรรกะที่แตกต่างกัน[ 8 ]
ตัวอย่าง
เมื่อพิจารณาระบบที่เป็นทางการอย่างง่าย (เราจะเรียกระบบนี้ว่า)) ซึ่งตัวอักษร α ประกอบด้วยสัญลักษณ์เพียงสามตัวเท่านั้นและกฎการสร้างสูตรของมันคือ:
- 'สตริงของสัญลักษณ์ใดๆซึ่งมีความยาวอย่างน้อย 6 สัญลักษณ์ และไม่ยาวเป็นอนันต์ เป็นสูตรของไม่มีสิ่งอื่นใดที่เป็นสูตรสำเร็จของ.'
แผนผังสัจพจน์เดียวของเป็น:
- "" (ที่ไหน "" คือตัวแปรเมตาซินแทกติกที่แทนสตริงจำกัดของ ""s )
สามารถสร้างบทพิสูจน์อย่างเป็นทางการได้ดังนี้:
ในตัวอย่างนี้ ทฤษฎีบทดังกล่าวได้สร้าง "" สามารถตีความได้ว่า "หนึ่งบวกสามเท่ากับสี่" การตีความอีกแบบหนึ่งคือการอ่านย้อนกลับเป็น "สี่ลบสามเท่ากับหนึ่ง" [ 9 ]
แนวคิดการตีความอื่นๆ
คำว่า "การตีความ" ยังมีความหมายอื่น ๆ ที่ใช้กันทั่วไป ซึ่งไม่ได้หมายถึงการกำหนดความหมายให้กับภาษาที่เป็นทางการ
ในทฤษฎีแบบจำลองโครงสร้างAกล่าวได้ว่าตีความโครงสร้างB ได้ก็ต่อ เมื่อมีเซตย่อยD ที่กำหนดได้ ในAและความสัมพันธ์และฟังก์ชันที่กำหนดได้บนDซึ่งทำให้Bสมสัณฐานกับโครงสร้างที่มีโดเมนDและฟังก์ชันและความสัมพันธ์เหล่านี้ ในบางกรณี อาจไม่ได้ใช้ โดเมน D แต่ใช้ Dมอดูลัสความสัมพันธ์สมมูลที่กำหนดได้ในAสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดดูการตีความ (ทฤษฎีแบบจำลอง )
ทฤษฎีTกล่าวได้ว่าสามารถตีความทฤษฎีS ได้ก็ต่อ เมื่อมีการขยายแบบจำกัดตามนิยามT ′ ของTซึ่งทำให้Sบรรจุอยู่ในT ′
ดูเพิ่มเติม
หมายเหตุ
- ↑บางครั้งเรียกว่า "จักรวาลแห่งการสนทนา"
- ↑ส่วนขยายของคุณสมบัติ (หรือเรียกว่าแอตทริบิวต์) คือเซตของบุคคล ดังนั้นคุณสมบัติจึงเป็นความสัมพันธ์แบบเอกภาค ตัวอย่างเช่น คุณสมบัติ "สีเหลือง" และ "จำนวนเฉพาะ" เป็นความสัมพันธ์แบบเอกภาค
- ↑ดูเพิ่มเติมที่ ส่วนขยาย (ตรรกศาสตร์ภาคแสดง)
ลิงก์ภายนอก
- Stanford Enc. Phil: ตรรกศาสตร์คลาสสิก, 4. ความหมายวิทยา
- ซาคารอฟ, อเล็กซ์. "ภาษาเชิงรูปธรรม" . MathWorld .
- ไวส์สไตน์, เอริค ดับเบิลยู. "การเชื่อมต่อ" . แมธเวิลด์ .
- ซาคารอฟ, อเล็กซ์. "การตีความ" . MathWorld .
- ซาคารอฟ, อเล็กซ์. "แคลคูลัสเชิงประพจน์" . MathWorld .
- ซาคารอฟ, อเล็กซ์. "ตรรกศาสตร์อันดับหนึ่ง" . MathWorld .