คุณสมบัติการแยกและการมีอยู่
ในตรรกศาสตร์ทางคณิตศาสตร์ คุณสมบัติ การเชื่อมโยงแบบ "หรือ" และคุณสมบัติการมีอยู่ ถือเป็น "จุดเด่น" ของ ทฤษฎี เชิงสร้างสรรค์เช่นเลขคณิตของเฮย์ติงและทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์ (Rathjen 2005)
คำจำกัดความ
- คุณสมบัติการเชื่อมโยงแบบ "หรือ"จะเป็นจริงสำหรับทฤษฎีบทก็ต่อเมื่อ เมื่อใดก็ตามที่ประโยคA ∨ B เป็นทฤษฎีบทแล้วAก็เป็นทฤษฎีบท หรือBก็เป็นทฤษฎีบทเช่นกัน
- คุณสมบัติการมีอยู่หรือคุณสมบัติพยานจะเป็นไปตามทฤษฎีก็ต่อเมื่อ เมื่อใดก็ตามที่ประโยค(∃ x ) A ( x )เป็นทฤษฎีบท โดยที่A ( x ) ไม่มีตัวแปรอิสระอื่นใดแล้ว จะมีเทอมt บางเทอม ที่ทำให้ทฤษฎีบทพิสูจน์A ( t )ได้
คุณสมบัติที่เกี่ยวข้อง
Rathjen (2005) ระบุคุณสมบัติห้าประการที่ทฤษฎีอาจมี ซึ่งได้แก่ คุณสมบัติการแยก ( DP ) คุณสมบัติการมีอยู่ ( EP ) และคุณสมบัติเพิ่มเติมอีกสามประการ:
- คุณสมบัติการมีอยู่เชิงตัวเลข ( NEP )ระบุว่า ถ้าทฤษฎีพิสูจน์ได้ว่าโดยที่φไม่มีตัวแปรอิสระอื่นใด ทฤษฎีก็จะพิสูจน์ได้ว่า สำหรับบางค่าโดยที่เป็นพจน์ที่ใช้แทนจำนวนn
- กฎของเชิร์ช ( CR ) ระบุว่า ถ้าทฤษฎีพิสูจน์ได้ว่า มีจำนวนธรรมชาติ eอยู่จริง โดยที่ เมื่อให้เป็นฟังก์ชันที่คำนวณได้ซึ่งมีดัชนี eทฤษฎีจะพิสูจน์ได้ว่า
- รูปแบบหนึ่งของกฎของ Church, CR ระบุว่า ถ้าทฤษฎีพิสูจน์ได้ว่า ก็จะมีจำนวนธรรมชาติeที่ทำให้ทฤษฎีพิสูจน์ได้ว่าสมบูรณ์และพิสูจน์ได้ว่า
คุณสมบัติเหล่านี้สามารถแสดงออกมาได้โดยตรงเฉพาะทฤษฎีที่มีความสามารถในการหาปริมาณของจำนวนธรรมชาติ และสำหรับ CR นั้น ต้องสามารถหาปริมาณของฟังก์ชันจากไปยังได้ ในทางปฏิบัติ อาจกล่าวได้ว่าทฤษฎีหนึ่งมีคุณสมบัติเหล่านี้ข้อใดข้อหนึ่ง หากส่วนขยายเชิงนิยามของทฤษฎีนั้นมีคุณสมบัติที่กล่าวไว้ข้างต้น (Rathjen 2005)
ผลลัพธ์
ตัวอย่างที่ไม่ใช่ตัวอย่างและตัวอย่าง
โดยทั่วไปแล้ว ทฤษฎีที่ยอมรับ หลักการ ยกเว้นตรงกลางในขณะที่มีข้อความที่เป็นอิสระ จะไม่มีคุณสมบัติการเชื่อมโยงแบบ "หรือ" ดังนั้น ทฤษฎีคลาสสิกทั้งหมดที่แสดงถึงเลขคณิตของโรบินสัน จึง ไม่มีคุณสมบัตินี้ ทฤษฎีคลาสสิกส่วนใหญ่ เช่นเลขคณิตของพีอาโนและZFCเองก็ไม่รับรองคุณสมบัติการมีอยู่เช่นกัน เช่น เพราะทฤษฎีเหล่านั้นรับรอง การมีอยู่ของ หลักการจำนวนน้อยที่สุดแต่ทฤษฎีคลาสสิกบางทฤษฎี เช่น ZFC บวกกับสัจพจน์ของการสร้างได้ก็มีคุณสมบัติการมีอยู่ในรูปแบบที่อ่อนกว่า (Rathjen 2005)
เลขคณิตของเฮย์ติงเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องคุณสมบัติการเชื่อมโยงแบบ "หรือ" และคุณสมบัติการมีอยู่ (เชิงตัวเลข)
แม้ว่าผลลัพธ์แรกสุดจะเป็นทฤษฎีเชิงสร้างสรรค์ของเลขคณิต แต่ก็มีผลลัพธ์มากมายที่เป็นที่รู้จักสำหรับทฤษฎีเซตเชิงสร้างสรรค์เช่นกัน (Rathjen 2005) John Myhill (1973) แสดงให้เห็นว่าIZFที่ ตัด สัจพจน์ของการรวบรวมออกไปและใช้สัจพจน์ของการแทนที่แทน มีคุณสมบัติการแยกส่วน คุณสมบัติการมีอยู่เชิงตัวเลข และคุณสมบัติการมีอยู่ Michael Rathjen (2005) พิสูจน์ว่าCZFมีคุณสมบัติการแยกส่วนและคุณสมบัติการมีอยู่เชิงตัวเลข
Freydและ Scedrov (1990) สังเกตว่าคุณสมบัติการแยกส่วน (disjunction property) เป็นจริงในพีชคณิต Heyting อิสระ และโทโพ อิอิสระ ในแง่ของ หมวดหมู่ ในโทโพอิอิสระนั้น สอดคล้องกับข้อเท็จจริงที่ว่าวัตถุปลายทางไม่ใช่การรวมกันของวัตถุย่อยที่เหมาะสมสองวัตถุ เมื่อรวมกับคุณสมบัติการมีอยู่ มันจะแปลเป็นการยืนยันว่าเป็นวัตถุเชิงโปรเจก ทีฟที่ไม่สามารถแยกส่วนได้ — ฟังก์ชันที่มันแสดง (ฟังก์ชันส่วนทั่วโลก) รักษาเอพิโมร์ ฟิซึม และโคโปรดักต์ไว้
ความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติ
มีความสัมพันธ์หลายประการระหว่างคุณสมบัติทั้งห้าที่กล่าวถึงข้างต้น
ในบริบทของเลขคณิต คุณสมบัติการมีอยู่ของตัวเลขบ่งบอกถึงคุณสมบัติการเชื่อมโยงแบบ "หรือ" การพิสูจน์ใช้ข้อเท็จจริงที่ว่าการเชื่อมโยงแบบ "หรือ" สามารถเขียนใหม่ได้เป็นสูตรการมีอยู่ซึ่งระบุปริมาณของจำนวนธรรมชาติ:
- .
ดังนั้น ถ้า
- เป็นทฤษฎีบทของดังนั้น ก็เป็นเช่นกัน
ดังนั้น เมื่อพิจารณาคุณสมบัติการมีอยู่เชิงตัวเลขแล้ว จะมีอยู่บางค่าที่ทำให้
เป็นทฤษฎีบท เนื่องจากเป็นจำนวน เราจึงสามารถตรวจสอบค่าของ ได้อย่างเป็นรูปธรรม กล่าวคือ ถ้าแล้วเป็นทฤษฎีบท และถ้าแล้วเป็นทฤษฎีบท
Harvey Friedman (1974) พิสูจน์ว่าใน ส่วนขยาย ที่นับได้แบบเวียนซ้ำของเลขคณิตเชิงสัญชาตญาณ ใดๆ คุณสมบัติการแยกส่วนบ่งชี้ถึงคุณสมบัติการมีอยู่เชิงตัวเลข การพิสูจน์ใช้ประโยคอ้างอิงตนเองในลักษณะที่คล้ายกับการพิสูจน์ทฤษฎีบทความไม่สมบูรณ์ของ Gödelขั้นตอนสำคัญคือการหาขอบเขตของตัวบ่งปริมาณการมีอยู่จริงในสูตร (∃ x )A( x ) ซึ่งทำให้ได้สูตรการมีอยู่จริงที่มีขอบเขต (∃ x < n )A( x ) จากนั้นสูตรที่มีขอบเขตนี้สามารถเขียนเป็นการแยกส่วนจำกัด A(1)∨A(2)∨...∨A(n) ได้ สุดท้ายการกำจัดการแยกส่วนสามารถใช้เพื่อแสดงว่าหนึ่งในส่วนแยกส่วนนั้นสามารถพิสูจน์ได้
ประวัติศาสตร์
เคิร์ท เกอเดล (1932) กล่าวโดยไม่มีการพิสูจน์ว่าตรรกศาสตร์เชิงประพจน์แบบสัญชาตญาณ (โดยไม่มีสัจพจน์เพิ่มเติม) มีคุณสมบัติการเชื่อมโยงแบบ "หรือ" ผลลัพธ์นี้ได้รับการพิสูจน์และขยายไปสู่ตรรกศาสตร์เชิงภาคแสดงแบบสัญชาตญาณโดยเกอร์ฮาร์ด เกนท์เซน (1934, 1935) สตีเฟน โคล คลีน (1945) พิสูจน์ว่าเลขคณิตของเฮย์ติงมีคุณสมบัติการเชื่อมโยงแบบ "หรือ" และคุณสมบัติการมีอยู่ วิธีการของคลีนได้นำเสนอเทคนิคการทำให้เป็นจริงซึ่งปัจจุบันเป็นหนึ่งในวิธีการหลักในการศึกษาทฤษฎีเชิงสร้างสรรค์ (โคห์เลนบัค 2008; โทรเอลสตรา 1973)
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- Moschovakis, Joan (16 ธันวาคม 2022). "ตรรกศาสตร์เชิงสัญชาตญาณ"ในZalta, Edward N. (บรรณาธิการ). สารานุกรมปรัชญาแห่งสแตนฟอร์ด (ฉบับฤดูหนาว 2022). ISSN 1095-5054 . OCLC 429049174 .