公理化真理论的巩固与扩展
数学的数学逻辑理论
数学的数学逻辑理论数学是一门以数和数量关系为研究对象的学科,它通过逻辑推理和证明,探究数学概念和定理的合理性和普适性。
数学的数学逻辑理论是数学的基础,它提供了数学推理的框架和方法,确保数学推理的严密性和准确性。
本文将从数学逻辑的起源、基本原理和应用领域等方面加以阐述。
一、数学逻辑的起源与发展数学逻辑的起源可以追溯到古代的希腊数学,其中最重要的代表就是欧几里得的《几何原本》。
欧几里得建立了几何学的公理化体系,并采用了演绎推理的方法,成为数学逻辑理论的奠基人。
随着时间的推移,数学逻辑经历了多次重大发展。
19世纪末至20世纪初,哥德尔、罗素以及怀特海等数学家和逻辑学家通过对数学和逻辑基础的研究,奠定了数理逻辑的现代基础。
他们的工作将逻辑与集合论、模型论等数学分支深度结合,为数学逻辑的发展开辟了新的道路。
二、数学逻辑的基本原理1. 命题逻辑命题逻辑是数学逻辑的基本组成部分,它研究命题的合取、析取和否定等逻辑关系。
命题逻辑可以通过真值表、推理规则和推理定律等方法进行推理和证明,确保数学推理的准确性。
2. 一阶谓词逻辑一阶谓词逻辑是对命题逻辑的扩展,引入了谓词、变量和量词等符号,可以描述更复杂的数学结构和关系。
一阶谓词逻辑提供了更强大的逻辑工具,使得数学推理可以更加精确和全面。
3. 公理化方法公理化方法是数学逻辑的重要手段,它通过建立公理系统和推理规则,从有限的公理和定义出发,推导出更多的定理和结论。
公理化方法确保了数学推理的自洽性和严密性,使数学研究具有可靠的基础。
三、数学逻辑的应用领域1. 数学证明数学逻辑提供了一套严格的证明方法,使得数学家能够通过逻辑推理来证明数学定理和结论。
数学证明是数学研究的核心,数学逻辑为证明过程提供了基本的规范和指导。
2. 计算机科学数学逻辑为计算机科学提供了基础和方法论。
逻辑推理和符号计算是计算机科学的重要分支,数学逻辑的研究成果被广泛地应用于计算机算法设计、程序验证和人工智能等领域。
04第四讲 构建数学理论的基本方法——公理化方法
(about 325 BC——about 265 BC)
Greek geometer
Quotations: "The laws of nature are but the mathematical thoughts of God." "There is no royal road to geometry."
于是,他在剔除第五公设而保留欧氏几何其余公理、 公设的前提下,引进了一个相反于第五公设的公理: “过平面上一已知直线外的一点至少可以引两条直线与 该已知直线不相交”。这样,罗巴切夫斯基就构造出来 了一个新的几何系统即罗巴切夫斯基几何系统,它与 欧几里得几何系统相并列。
后来,人们又证明了这两个部分地互相矛盾的几何系 统竟然是相对相容的,亦即假定其中之一无矛盾,则 另一个必定无矛盾。这样,罗氏几何的地位就得到了 确立。
《几何原本》受到了毕达哥拉斯学派和亚里士多德的 影响
毕达哥拉斯学派开创了把几何学作为证明的演绎学科来进行 研究的方向,
亚里士多德首创造公理化思想,提出了逻辑学的“三段论公 理体系”。
欧几里德首先指明了几何学的研究对象,即点、线、 面,在对这些对象进行“定义”(其实只是说明)以后, 引进了关于这些对象的一些明显的事实作为不加证明 而采用的5个公设,进而又引进了更为一般的5个断言 作为公理,他通过这些公理、公设,逐步推演出465个 命题。
故能以其易易他物之至难.易生于简,简生于明,综 1857年,清代数学家李善兰
其妙在明而已”.
——徐光启《几何原本杂议》
与英国传教士伟烈亚力合作 续译的《几何原本》后9卷正 式刊行.
非欧几何
长期以来,不少数学家就对第五公设(即平行公设) 持保留态度。
公理化集合论
公理化集合论集合论是数学的基础,也是计算机科学的核心内容。
它探讨了一类特殊的数学结构集合,以及相关的结构和概念,如函数,类型和关系。
公理化集合论是一门研究使用公理(或语言)来表示集合,结构和关系的数学领域。
公理化集合论是建立在符号逻辑的基础上的,它的基本思想是使用公理来表达数学概念,而不使用严格的数学语言。
公理化集合论的发展可以追溯到中国古代的“说明书”,它们用数学的方法来研究数学的概念。
也可以追溯到古希腊的科学思想,以及19世纪末初的符号逻辑和哥德尔群(Gdelgroup)的发展。
公理化集合论是20世纪最早发展起来的数学领域之一,其发展受到许多因素的影响,如集合论、符号逻辑、数量论、数论和不可计算性理论。
公理化集合论主要根据Zermelo-Fraenkel公理(ZF公理)来研究集合,它由Ernst Zermelo和Abraham Fraenkel共同提出,也被称为“基本集合论”。
它的基本思想是,所有的集合可以由公理表示,并可以使用一些公理定义集合的运算,如并集、交集、差集和封闭性。
此外,公理化集合论还研究了一些其他的集合概念,如结构、函数和类型的定义。
公理化集合论的研究可以帮助我们更加深入地理解集合论,可以帮助我们构建数学模型,以解决一些复杂的数学问题,也可以帮助我们更轻松地应用其它数学领域的知识。
此外,公理化集合论还可以应用于计算机科学,比如程序和算法的设计、系统编程和计算机系统的设计。
公理化集合论的研究产生了许多有用的结果,如计算机程序设计语言和编程模型,公理化数学模型,数据库结构和分布式计算,以及计算机图形学和信息可视化。
这些结果给计算机科学和程序开发带来了实质性的改进,也使公理化集合论成为一个重要的应用领域。
可以说,公理化集合论一直在不断发展,至今仍是一个活跃的研究领域。
它已经孕育出许多新的结构和理论,其研究结果也在不断改善现有的程序语言和编程模型,以及新程序语言的设计。
这些结果使得计算机程序员更加容易开发和维护计算机系统,帮助计算机获得更强大的功能。
论经济学中的公理化方法6篇
论经济学中的公理化方法6篇第1篇示例:在经济学领域中,公理化方法是一种非常重要且广泛应用的思维方式。
公理化方法是指基于一系列假设或公理来推导出理论结论和经济模型的一种方法。
这种方法不仅在经济学中有着重要的作用,也在其他学科领域中有着广泛的应用。
本文将围绕着经济学中的公理化方法展开探讨,探究其定义、特点以及应用等方面。
公理化方法在经济学中的定义是什么呢?公理化方法是指在建构经济学理论体系时,从一些基本假设或公理出发,逐步推演出更为复杂的理论结论和经济模型的一种方法。
这些基本假设或公理是经济学家在分析经济现象时所假设的前提条件,它们是对现实世界的抽象和简化,从而有利于我们更好地理解和解释经济现象。
在公理化方法中,这些基本假设或公理通常是不可证明的,但它们可以为我们提供建立经济学理论的起点,从而推导出更为深入的结论和模型。
公理化方法在经济学中的特点是什么呢?公理化方法强调逻辑推理和严密性,建立在一系列明确定义的假设和公理基础上,通过逻辑推理来推导出一系列的结论。
公理化方法具有系统性和整体性,它可以帮助我们建立一个完整的经济学理论体系,从而有助于我们对经济现象进行全面深入的分析和研究。
公理化方法具有一般性和普遍性,即不同的经济学理论和模型都可以基于相同的基本假设或公理,这种方法可以适用于不同的经济现象和问题。
公理化方法还具有可验证性和可解释性,通过公理化方法建立的经济模型可以进行实证检验,从而验证其有效性和可靠性,同时也可以帮助我们更好地理解和解释经济现象。
公理化方法在经济学中还有着许多应用。
公理化方法可以帮助我们建立经济学理论模型,从而对经济现象进行深入研究和分析。
公理化方法可以帮助我们解决经济学中的一些争议性问题,通过对不同理论模型的比较和分析,可以找出各种经济学理论之间的优缺点,从而为我们提供更为准确的理论解释。
公理化方法还可以用来进行政策评估和预测,通过建立不同的政策模型和情景分析,可以帮助我们评估政策的有效性和可行性,从而为政策制定者提供决策依据。
公理化的基本思想
公理化的基本思想
题目:
公理化方法的基本思想及其优越性、局限性?
答案:
基本思想:从尽可能产的原始概念和原始命题出发,经过严格的逻辑推理,建立起理论体系的方法。
严格按照逻辑规律、逻辑原则运行,用尽可能少的原始命题、原始概念是这个方法的基本要求。
优越性:①具有逻辑简单性;②具有可检验性;②具有逻辑严谨性;可缩短学习的进程。
局限性:即公理化体系的不完备性。
①任何一个公理化体系不可能既是完备的,又是无矛盾的;②任何一个公理化体系,都是人类认识的一个阶段的总结,都是不可能是绝对严格、绝对完备的。
延伸:
公理化思想是指以某些命题为前提,只用它们,不用其他假设进行推理而建立数学理论的思想。
支撑近现代数学的基本思想。
早在公元前 3 世纪,希腊数学家欧几里得用由反复实践所证实而被认为不需要证明的少数命题为前提,用逻辑推理的方法,将前人在几何方面的研究成果整理成《几何原本》,这些少数命题被称为公理或公设。
从尽可能少的不定义的原始概念(基本概念)和一组不加证明的命题(公理)出发,经过精确定义和逻辑推理而得到其他的全部概念和定理的系统的方法。
公理化方法最早是由希腊数学家欧几里得系统运用的。
在其所著的《几何原本》里首先定义了基本概念,包括点、线、面、角、圆、三角形等,然后提出了5个公设和5个公理,之后由这些公设和公理通过演绎推理得到命题。
演绎推理中每个证明必须以公理,或者被证明了的定理为前提。
纵观中国史书,并没有任何一本可以与欧几里得几何可以相媲美的知识体系和思维的严密性,四书五经只能算是伦理学的规范,合理性也没有得到任何的证明,却充当了限制人灵魂的清规戒律。
第七章 数学中的公理化方法
希尔伯特对元数学的研究,使公理 化方法进一步精确化:
• 把数学理论中的定理及数学中使用的逻辑 规则排成演绎的体系,并使用数学符号和 逻辑符号把数学命题变成公式,这样,全 部数学命题便变成了公式的集合,公理化 的数学理论便变成了演绎的形式系统。元 数学思想的提出,标志着数学的研究达到 了新的、更高的水平,数学的研究对象已 不是具体的、特殊的对象,而是抽象的数 学结构。从而,公理化被推向一个新阶段 即纯形式化阶段。
• • • • • • • • • (1)各与同一个第三个量相等的量必相等。 (2)相等的量加上相等的量仍为相等的量。 (3)相等的量减去相等的量仍为相等的量。 (4)不等的量加上相等的量获不相等的量。 (5)相等的量的两倍仍为相等的量。 (6)相等的量的一半仍为相等的量。 (7)能互相重合的是一定是相等的量。 (8)整体大于部分。 (9)过任意两点只能引一条直线。
• 直到19世纪,俄国数学家罗巴切夫斯基吸 取了前人两千多年来在证明第五公设中的 失败教训,认识到第五公设与其他几何公 理是互相独立的,除掉第五公设成立的欧 氏几何外,还可以有第五公设不成立的新 几何系统存在。于是他在剔除第五公设而 保留欧氏几何其余公理的前提下,引进了 一个与第五公设相反的公理:“过平面上 一已知直线外的一点至少可引两条直线与 该已知直线平行”,由此构成了一个新的 几何系统与欧氏几何系统相并列。
1.相容性
• 公理的相容性也称无矛盾性或和谐性,是 指同一公理系统中的公理,不能自相矛盾; 由这些公理推出的一切结果,也不能有丝 毫矛盾。即不允许既能证明某定理成立, 又能证明它的反面也成立的情况存在。
2.独立性
• 公理的独立性,是指一个公理系统中的所 有公理,不能互相推出。这就是要求该系 统中公理的数目减少到最低限度,不允许 公理集合中出现多余的公理,这也是对数 学的“简单美”的一种追求。
公理化体系-概述说明以及解释
公理化体系-概述说明以及解释1.引言1.1 概述公理化体系是数学、哲学和科学领域中的一种重要方法论。
它建立在公理的基础上,并通过逻辑推理和证明来构建完备且一致的理论体系。
公理是一组基本假设或原则,它们被认为是不需要证明的真理。
在公理化体系中,我们可以通过基于这些公理的演绎推理,来推导出更多的命题和定理。
公理化体系的重要性在于它为科学研究和理论建构提供了一个严格且可靠的框架。
通过将复杂的问题分解为基本公理,并利用逻辑推理进行严密证明,我们可以建立起一套严密的理论体系,从而使得科学的发展更加系统化和科学化。
公理化体系的构建方法可以有多种。
通常,我们可以通过观察、实验、归纳等方式来提出一组基本假设或原则,作为公理的基础。
然后,通过逻辑推理和严谨的证明,我们可以从这些公理中推导出更多的命题和定理。
在这个过程中,我们还需要注意公理的自洽性和一致性,以确保体系的完备性和可靠性。
公理化体系的应用领域非常广泛。
在数学中,公理化体系被用来构建不同领域的数学理论,例如几何学、代数学、分析学等。
在哲学中,公理化体系被用来研究推理、辩证法和认知过程等,从而对人类思维和知识体系进行深入探索。
在科学中,公理化体系被用来构建科学理论和模型,从而实现对自然规律和现象的解释和预测。
总之,公理化体系是一种重要的思维工具和方法论,它为科学研究和理论建构提供了一个严谨且可靠的框架。
通过建立基于公理的理论体系,我们可以推导出更多的命题和定理,从而推动科学和哲学的发展。
公理化体系不仅在数学领域有着重要应用,而且在哲学和科学领域也具有重要价值。
随着研究的不断深入和发展,公理化体系的未来发展方向也将更加广阔。
文章结构部分介绍了本篇长文的整体结构和各个部分的内容概述。
下面是文章结构部分的内容:在本篇长文中,我们将讨论公理化体系。
文章主要分为引言、正文和结论三个部分。
首先,在引言部分(1.引言)我们将概述本篇长文的主题和目的,加以简单的介绍。
在1.1 概述部分,我们将对公理化体系进行概括性的介绍,给出一个整体的认识。
论经济学中的公理化方法
论经济学中的公理化方法一、公理化方法的概念及特点公理化方法是经济学理论体系的基础和起点,它建立在严格的逻辑推理基础上。
公理化方法的核心是建立简单、基本、自洽的理论体系,从而完成对经济现象和经济规律的分析和解释。
公理化方法的要素包括公理、定理、假设和推论。
公理是理论体系的基础,是不需要证明的真理。
定理是根据公理推导得出的结论。
假设是公理化方法的出发点,是对一定现象和规律的理论假设。
推论是根据假设和公理推导得出的经济学结论。
通过这些要素的相互作用,建立起严谨的经济学理论体系。
公理化方法的特点主要包括简明性、严密性和一致性。
简明性是指公理化方法的理论体系应当简单而不失其基本特征。
严密性是指公理化方法应当有严格的逻辑推理过程,确保理论的严密性和可靠性。
一致性是指公理化方法的理论体系应当是内部一致的,不出现逻辑矛盾和自相矛盾的情况。
二、公理化方法在经济学研究中的作用公理化方法在经济学研究中起着至关重要的作用,具体表现在以下几个方面:1、理论建设的基础。
公理化方法是构建经济学理论体系的基础和起点,它通过建立简单、基本、自洽的理论结构,为经济学的来龙去脉提供了基本路径和逻辑依据。
2、经济分析的工具。
公理化方法所构建的理论结构为经济分析提供了强大的工具。
经济学家可以基于公理化方法的理论结构,分析和解释各种经济现象和规律,从而完善和丰富经济学的理论体系。
3、政策制定的参考。
公理化方法所得到的经济学结论,可以作为政策制定的重要参考。
政府和企业可以借鉴公理化方法所得到的理论结论,制定合理的经济政策和经营策略,推动经济社会的发展。
4、对经验现象的解释。
公理化方法可以帮助经济学家对各种经济现象进行深入的解释。
通过公理化方法的推导,可以对经济现象进行深入的分析和解释,发现其中的规律和本质。
1、对现实的抽象。
公理化方法在建立理论体系时,需要对真实经济现象进行抽象和简化。
这样的抽象过程往往会使理论与现实存在一定的距离,导致理论在解释现实经济问题时存在一定的局限性。
数学逻辑中的模型论和公理化方法
数学逻辑是数学的一个重要分支,研究的是数学表达和推理的形式系统。
在数学逻辑中,模型论和公理化方法是两个重要的研究方向。
模型论是一种研究数学语言和数学结构之间关系的方法。
它关注的是数学语句的真假性,通过定义一种解释来给数学语句赋予具体的意义。
这种解释通常被称为模型。
模型论的目标是对形式系统的语义进行研究,从而使其能够用来推导出关于数学结构的陈述。
在模型论中,一个模型由两个部分组成:领域和解释。
领域是一组元素的集合,解释是把语言中的符号与领域中的元素进行对应的函数。
通过这种对应关系,我们可以判断给定的语句是否在模型中为真。
模型论的一个重要结果是声称:如果一个数学系统是一致的(即不存在矛盾的语句),那么必然存在一个模型,使得该系统中的所有语句都在该模型中为真。
公理化方法是一种通过公理系统来构建数学理论的方法。
公理是一组被认为是真实的或被接受的命题。
通过使用公理,我们可以推导出其他的命题,并且构建出一个完整的数学理论。
公理化方法强调了逻辑推理的严谨性和正确性,使得数学理论能够在逻辑上自洽和一致。
在公理化方法中,公理系统是一个包含一组公理的形式系统。
这些公理可以是被接受的基本事实,也可以是通过推导和证明得到的结果。
通过对公理系统进行严密演绎的推理,我们可以得出其他的定理。
这种推理过程遵循逻辑的规则和原则,确保了数学理论的正确性和可靠性。
模型论和公理化方法在数学逻辑中起着重要的作用。
模型论通过给数学语句赋予具体的意义,使得我们可以判断其真假性,并且可以用来证明一致性和完备性等重要结果。
公理化方法则通过严格的逻辑推理,构建出了一套严密的数学理论,为数学研究提供了坚实的基础。
总的来说,数学逻辑中的模型论和公理化方法是两个重要的研究方向。
它们都致力于研究数学语句和数学结构之间的关系,通过不同的方法和手段,推动了数学的发展和进步。
在实践中,模型论和公理化方法经常是相辅相成的,相互补充的。
通过它们的研究,我们能够更深入地理解数学的本质和数学的应用,使得数学成为一门真正的科学。
数理逻辑的公理化理论
04 数理逻辑的公理化理论的 应用
数学基础研究
1 2 3
数学证明
数理逻辑的公理化理论为数学证明提供了形式化 的基础,使得数学定理的证明过程更加清晰、准 确和易于理解。
数学体系构建
通过数理逻辑的公理化理论,可以构建各种数学 体系,如集合论、实数理论等,为数学学科的发 展提供坚实的逻辑基础。
数学哲学思考
数理逻辑的重要性
数理逻辑是数学的基础,它为数学提供了严格的逻辑基础,确保数学理论的正确 性和一致性。
数理逻辑在计算机科学中也有广泛应用,它是设计和分析计算机程序、算法和数 据结构的重要工具。
数理逻辑的公理化理论简介
公理化理论是数理逻辑中的一个重要概念,它通过一组基本 的、不证自明的公理来定义数学概念和推理规则。
公理化理论的目标是建立一个一致、完备和自洽的数学体系 ,以确保数学推理的有效性和正确性。
02 数理逻辑的公理化理论概 述
公理化方法的起源与发展
公理化方法的起源
古希腊数学家欧几里德在《几何原本》 中首次采用公理化方法,通过五条公 理和五条公设构建了平面几何的理论 基础。
公理化方法的发展
随着数学和科学的不断进步,公理化 方法逐渐扩展到各个领域,成为现代 科学理论的重要构建方式。
详细描述
集合论公理体系由一系列基本公理和推理规则组 成,用于推导和证明集合之间的逻辑关系。这些 公理和推理规则基于集合论的直观,具有很高的 可靠性和完备性。
详细描述
集合论公理体系包括并集公理、交集公理、差集 公理等,这些公理用于描述集合的基本性质和关 系。此外,该体系还包括一些常用的推理规则, 如分离规则、重写规则等。
数理逻辑的公理化理论
目录
• 引言 • 数理逻辑的公理化理论概述 • 数理逻辑的公理体系 • 数理逻辑的公理化理论的应用 • 数理逻辑的公理化理论的未来发展
公理化方法
公理化方法的思想源流
历史上第一个给出公理系统的学者是亚里士多德,他 在其《工具书》中,总结了古代积累起来的逻辑知识, 并以数学及其它学科为例,把完全三段论作为公理, 由此推出了别的所有三段论。 第一个在“知其然”的同时提出“知其所以然”的学 者是古希腊哲学家和数学家泰勒斯,他第一个证明了 下面定理(1)一个圆被它的一个直径所平分;(2)三 角形内角和等于两直角之和;(3)等腰三角形的两底 角相等;(4)半圆上的圆周角是直角;(5)对顶角 相等;(6)全等三角形的ASA定理。所以泰勒斯被称 为论证之父。
2
公理化方法举例
数概念及其理论的公理化整理,自然数建立在皮 亚诺公理之上,整数集建立在自然数之上,有理 数建立在整数集之上,实数集建立在有理数集之 上,复数集建立在实数集之上。
自然数
皮亚诺公理:集合N如果满足下列一组公理,那么N叫做 自然数集,N的元素叫做自然数。 (1)1∈N; (2)对N中每一个元素n,在N中有且仅有一个确定的后 继元; (3)对N中任意元素n, n ≠1; n m (4)对N中任意两个元素n,m,如果 , 那么n=m; (5)归纳公理:如果N的子集M满足①1∈M,②当n∈M 时, n ∈M,那么M=N。
自然数
在N上定义加法:f:N×N→N (n,m) →n+m 满足:(1)n+1 = n m = (n m ) (2)n+ 在N上定义乘法:f:N×N→N (n,m) →n·m 满足:(1)n·1=n (2)n· m =n·m+n
整数
设D={(m,n)∣m,n∈N}, 在该集合上定义关系:(m,n)∽(p,q)当且仅当 m+q=n+p 上述关系是等价关系,它将集合D划分成若干等价类,把 每一等价类叫做一个整数,一切整数所组成的集合叫做 整数集,记为Z。 在集合Z上定义加法:(m,n)+(p,q)=(m+p,n+q) 在集合Z上定义乘法:(m,n)(p,q)=(mp+nq, mq+np)
数学公理化方法在研究数学中的重要作用-2019年精选教育文档
数学公理化方法在研究数学中的重要作用1数学公理化方法概述1.1数学公理化方法的内涵纯形式公理化方法的特征是具有高度的形式化和抽象化,系统的基本概念、基本关系用抽象的符号表示,命题由符号组成的公式表示,命题的证明用一个公式串表达。
一个符号化的形式系统只有在解释之后才有意义。
同时,作为一个符号化的形式系统,可以用来提供简洁精确的形式化语言;提供数量分析及计算的方法;提供逻辑推理的工具。
公理化方法的具体形态有三种:实体性公理化方法、形式公理化方法和纯形式公理化方法,用它们建构起来的理论体系分别为《几何原本》、《几何基础》和ZFC公理系统。
1.2公理化方法的基本思想数学是撇开现实世界的具体内容来研究其量性特征形式与关系的。
其结果只有经过证明才可信,而数学证明采用的是逻辑推理方法,根据逻辑推理的规则,每步推理都要有个大前提,我们不难想象到,最初的那个大前提是不可能再由另外的大前提导出的,既是说,我们的逆推过程总有个“尽头”,同样,概念需要定义,新概念由前此概念定义,必也出现这样的情况最原始的概念无法定义。
因此,我们要想建立一门科学的严格的理论体系,只能采取如下方法:让该门学科的某些概念以及与之有关的某些关系作为不加定义的原始概念与公设或公理,而以后的全部概念及其性质要求均由原始概念与公设或公理经过精确定义与逻辑推理的方法演绎出来,这种从尽可能少的一组原始概念和公设或公理出发,运用逻辑推理原则,建立科学体系的方法叫做公理化方法。
2数学公理化方法的逻辑特征2.1协调性无矛盾性要求在一个公理系统中,公理之间不能自相矛盾,由公理系推出的结果也不能矛盾,即不能同时推出命题A与其否定命题,显然,这是对公理系统的最基本的要求。
如何证明给定的公理系统的无矛盾性呢?若想通过“由这一公理系作出全部可能的推论并指出其中没有矛盾”来证明是不可能的。
2.2独立性独立性要求在一个公理系统中,被选定的公理组中任何一个公理都不能由其他公理推出。
公理化方法的发展及其对数学教育的启示
公理化方法的发展及其对数学教育的启示【摘要】数学问题解决的方法由来已久,公元前三世纪古希腊的《几何原本》在几何问题解决中形成了对数学体系建立影响巨大的公理化方法。
文章深入考察公理化方法产生和发展的历史脉络并指出公理化方法在数学教育中的作用和应遵循的原则。
【关键词】公理化方法;数学教育;启示一、公理化方法的发展公理化方法是从数学(主要是几何学)和逻辑学的发展中产生的,其历史发展可分为如下几个阶段。
(一)欧几里得《几何原本》与公理化方法古希腊哲学家和逻辑学家亚里士多德是历史上“第一个伟大的公理化方法理论家”。
但他没有实际用过公理化方法推出定理,构造一个理论化知识体系。
在数学发展史上,第一个成功地应用了公理化方法,并改造了亚里士多德创立的公理化方法的是古希腊数学家欧几里得,这充分体现在他那13卷的鸿篇巨著——《几何原本》里。
该书把亚里士多德创立的公理化方法应用于数学,特别是几何学,从5条公设、5条公理和23个定义出发,推出了467条定理,整理、总结和发展了希腊古典时期的大量数学知识,其内容和形式对于几何学本身以及数学逻辑基础的发展产生了巨大影响。
欧几里得的《几何原本》具有封闭的几何理论演绎体系、抽象化的数学内容等特点,是实质性公理化阶段形成的重要标志。
(二)非欧几何及其对公理化的发展自《几何原本》问世后,历代数学家都企图消除“平行公设”这个“几何原理中的家丑”(达朗贝尔语)。
从希腊时代到1800年间,他们的研究途径大致有两条:一是用更为自明的命题来代替平行公设,二是试图从欧氏几何的其他几条公设和公理推出平行公设。
如果能办到这一点,平行公设将成为定理,它也,就无可怀疑了。
循着第一条途径走的数学家们曾提出或隐含地假定作为欧氏几何的平行公设的替代公设有很多,但并不比欧氏几何中的平行公设好接受,因为它们或者同样复杂,或者假定了绝不是“自明的”几何性质。
沿着第二条途径走的数学家们,试图从其他几条公设和公理推出欧氏几何中平行公设,都无一例外地失败了。
公理化方法
(3)备性.公理系统的完备性要求,常常通俗地说成,要保证 某一数学分支的全部命题都能从这一组公理推导出来,也就是公理 应足够地多.所以,从这个意义上讲,公理系统应该是极大的.可 以想象,一个公理系统中的公理愈少,则选取它的模型的自由度就 愈大,一个公理系统中的公理愈多,则适合它的模型越少.就是说, 当我们不断地把一个公理系统扩大(当然要求加入的新公理对于原 有的公理来说保有独立性和矛盾性)的时候,则能成为公理系统的 模型的种类就越来越少,直至不用“再加”,系统完备,而模型也 唯一了.基于此,一个公理系统的完备性概念可以确切地叙述为: 如果已知的公理系统的所有的模型都是互相同构的,则该系统称为 完备的.
(2)独立性.公理系统的独立性,是指公理系统中的每个公理都 不能由其它公理用逻辑推导的方法导出,因为一个公理如果可作为 定理推证出来,就没有列为公理的必要了. 公理系统具有独立性,保证了公理系统尽可能的简洁.从这个意 义上来说,具有独立性的公理系统是极小的,即要求公理系统中的 公理数目尽可能的少,不允许出现多余的公理.
在一个数学理论体系中,我们尽可能少地选取原始概念和不加证明 的一组公理,以此为出发点,利用纯逻辑推理的规则,把该理论体 系建立成一个演绎系统,这样一种构建理论体系的思想就是公理化 思想.
公理是对诸基本概念相互关系的规定.这些规定是合理的,不互 相矛盾的,也是不多不少的,即公理的选取应符合三条要求: (1)相容性.公理系统的相容性,亦称协调性或无矛盾性,是指 同一系统中的公理,不能相互矛盾. 任何一组公理,层出不穷,不可能逐一考察其中有没有相互矛盾 的命题;另外,即使一时推不出矛盾,也不能断定将来什么时候不 会出现矛盾.如果它能够成为具有数学意义的公理系统,一定要符 合相容性,这是公理系统的最基本的要求.事实上,根据逻辑知识 ,P∧┐P是一个恒假命题.对于任意一个命题,(P∧┐P)→Q是一个 恒真命题.因此,如果一个公理系统有矛盾,不论这个矛盾是否明 显,但最终从这个公理系统能推导出十分明显的两个相互矛盾的命 题R与┐R,从而也就可以导出任意命题(为真).显然,这样的公 理系统难以帮助人们认识现实世界的数量关系与空间形式,因而没 有任何实际价值. 然而,要判断一个公理体系的公理是否具有相容性并非易事.一 般说来,由公理出发推导出的命题因此,为了证明公理系统的相容 性,常用模型的方法,即寻找抽象公理的一个具体模型.如果模型 中的具体关系之间没有矛盾,那么,公理系统就符合相容性要求. 所以说,公理系统的相容性是相对意义下的相容性.
第十二章 数理逻辑的公理化理论
规则7 规则8 规则9 规则10 规则11 规则12 规则13 规则14 规则15
P→Q, Q→P ├ P↔Q P∧Q ├ Q P∧Q ├ P P, Q ├ P∧Q P ├ P∨Q Q ├ P∨Q Q→P, R→P ├ Q∨R→P P→¬Q ├ Q→¬P ¬¬P ├ P
• 定理12.1 推理定理
2) 对额外变元不能使用此规则
3) 一公式中含有额外变元则对此公式中的自由变元亦不 能使用此规则.
• 使用ES需遵守:
不同额外变元需用不同符号表示, 而且不能互相代入.
• 例12.7: 试证 ∀x(P(x)→Q(ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ))→(∀xP(x)→∀xQ(x))
• 证明:
只要证明∀x(P(x)→Q(x)), ∀xP(x) ├ ∀xQ(x)
• 证明:
即证: P→Q, P→R, P ├ Q∧R
(1) P→Q
假设前提
(2) P→R
假设前提
(3) P
假设前提
(4) Q
分(1)(3)
(5) R
分(2)(3)
(6) Q∧R
规则10
• 谓词逻辑永真公式的公理系统 • 推理部分 • 1) 公理
(16) ∀xP(x) → P(x) (17) P(x) → ∃P(x) • 2) 推理规则 (1) 分离规则: P→Q, P├ Q (2) 全称规则: Q→P(x)├ Q→∀xP(x) (3) 存在规则: P(x)→Q ├ ∃xP(x)→Q
设有A1,A2,…,An ├ B, 则必有
A1,A2,…,An-1 ├ An → B
• 推论
设有A1,A2,…,An ├ B, 则必有
├ A1→(A2→(…(An→B))…) • 此定理说明, 为证明一个带蕴含的公式, 只要证明
公理化思想
公理化思想公理化思想所谓公理化方法(或公理方法),就是从尽可能少的无定义的原始概念(基本概念)和一组不证自明的命题(基本命题)出发,利用纯逻辑推理法则,把一门数学建立成为演绎系统的一种方法。
所谓基本概念和公理,当然必须反映数学实体对象的最单纯的本质和客观关系,而并非人们自由意志的随意创造。
所共知,希尔伯特1899年出版的《几何学基础》一书是近代数学公理化的典范著作。
该书问世后的二、三十年间曾引起西方数学界的一阵公理热,足见其影响之大。
希尔伯特的几何公理系统实际是在前人的一系列工作成果基础上总结出来的,书中的公理条目也曾屡经修改。
直到1930年出第七版时,还作了最后修改。
这说明一门学科的公理化未必是一次完成的,公理化过程可以是包含一些发展阶段的。
公理化方法的历史发展,大致可分成三个阶段:1.是公理方法的产生阶段,大约在公元前三世纪,希腊的哲学家和逻辑学家亚里斯多德(Aristotle)总结了古代积累起来的逻辑知识,以演绎证明的科学(主要是数学)为实例,把完全三段论作为公理,由此推导出别的所有三段论(共分了十九个格式)。
因此可以认为,亚里士多德在历史上提出了第一个成文的公理系统。
亚里士多德的思想方法深深地影响了公元前三世纪的希腊数学家欧几里得,后者把形式逻辑的公理演绎方法应用于几何学,从而完成了数学史上的重要著作《几何原本》。
欧几里得从古代的量地术和关于几何形体的原始直观中,用抽象分析方法提炼出一系列基本概念和公理。
他总结概括出14个基本命题,其中有5个公设和9条公理。
由此出发,他运用演绎方法将当时所知的几何知识全部推导出来,这便是古代数学公理方法的一个辉煌成就。
2.是公理方法的完善阶段,如所知,欧氏几何的公理系统是不完善的,其主要的不足之处可以概括为:(1)有些定义是不自足的,亦即往往使用一些未加定义的概念去对别的概念下定义。
(2)有些定义时多余的,略去它毫不影响往后的演绎和展开。
(3)有些定理的证明过程往往依赖于图形的直观。
什么是“公理化”
什么是“公理化”数学上,⼀个公理系统(或称公理化系统,公理体系,公理化体系)是⼀个公理的集合,从中⼀些或全部公理可以⽤来⼀起逻辑的导出定理。
⼀个数学理论由⼀个公理系统和所有它导出的定理组成。
⼀个完整描述出来的公理系统是形式系统的⼀个特例;但是通常完全⾓式化的努⼒带来在确定性上递减的收益,并让⼈更加⽆法阅读。
所以,公理系统的讨论通常只是半⾓式化的。
⼀个形式化理论通常表⽰⼀个公理系统,例如在模型论中表述的那样。
⼀个形式化证明是⼀个证明在形式化系统中的表述。
性质⼀个公理系统称为⾃洽(或称相容、⼀致性),如果它没有⽭盾,也就是说没有从公理导出⼀个命题及其逆命题的能⼒。
在⼀个公理系统中,⼀个公理被称为独⽴的,若它不是⼀个从系统的其它公理可以导出的定理。
⼀个系统称为独⽴的,若它的每个定理都是独⽴的。
虽然独⽴性不是⼀个系统的必要需求,⾃洽性却是必要的。
⼀个公理系统称为完备的,若每个命题都可以导出或其逆可以导出。
模型公理系统的数学模型是⼀个定义严谨的集合,它给系统中出现的未定义术语赋予意义,并且是⽤⼀种和系统中所定义的关系⼀致的⽅式。
具体模型的存在性能证明系统的⾃洽。
模型也可以⽤来显⽰⼀个公理在系统中的独⽴性。
通过构造除去⼀个特定公理的⼦系统的正确模型,我们表明该省去的公理是独⽴的,若它的正确性不可以从⼦系统得出。
两个模型被称为同构,如果它们的元素可以建⽴⼀⼀对应,并且以⼀种保持它们之间的关系的⽅式。
⼀个其每个模型都同构于另⼀个的公理系统称为范畴式的,⽽可范畴化的性质保证了系统的完备性。
第⼀个公理系统是欧⽒⼏何。
公理化⽅法公理化⽅法经常被作为⼀个单⼀的⽅法或着⼀致的过程来讨论。
以欧⼏⾥得为榜样,它确实在很多世纪中被这样对待:直到19世纪初叶,在欧洲数学和哲学中古希腊数学的遗产代表了智⼒成就(在⼏何学家的风格中,更⼏何的发展)的最⾼标准这件事被视为理所当然(例如在斯宾诺莎的著作中所述)。
这个传统的⽅法中,公理被设定为不⾔⾃明的,所以⽆可争辩,这在19世纪逐渐被扫除,这是随着⾮欧⼏何的发展,实分析的基础,康托的集合论和弗雷格在数学基础⽅⾯的⼯作,以及希尔伯特的公理⽅法作为研究⼯具的“新”⽤途⽽发⽣的。
公理化方法
公理化方法的特征及功能数学家欧几里得以亚里士多德的演绎逻辑为工具总结了人类长期以来所积累的大量几何知识,于公元前300年完成了他的名著《几何原本》,它是演绎逻辑与几何相结合的产物。
因此它的出现使演绎逻辑第一次成功的应用于数学。
欧几里得的《几何原本》是有史以来用公理思想建立起来的第一门演绎数学,后来成为公理化方法的初级阶段,既然是初级阶段,就少不了后来人的应用和发展。
它不仅作为基础为后来人的研究打下基础,也激发了许多杰出数学家的研究几何演绎与公理化的热情。
希尔伯特在1899年出版的名著《几何基础》就是在之后的研究热潮中的重要成果的突出代表。
他在《几何基础》中放弃了欧几里得《几何原本》中公理的直观显然性把那些在对空间直观进行逻辑分析时无关重要的内容加以摒弃,着眼于对象间的联系,强调了逻辑推理,首次提出了一个简明、完整、逻辑严谨的形式公理系统。
从此,公理化方法不仅是数学中一个重要方法,而且已经被其他学科领域所采用。
以下介绍希尔伯特在《几何基础》中对于几何的应用提出的公理化方法,以及上面所提到在其他领域中应用的几个例子,总结公理化方法在教学中的启示。
几何学公理化方法结合公理:Ⅰ1对于任意两个不同的点A、B,存在着直线a通过每个点A、B.Ⅰ2对于任意两个不同的点A、B,至多存在着一条直线通过每个点A、B.Ⅰ3在每条直线上至少有两个点;至少存在着三个点不在一条直线上.Ⅰ4对于不在一条直线上的任意三个点A、B、C,存在着平面α通过每个点A、B、C.在每个平面上至少有一个点.Ⅰ5对于不在一条直线上的任意三个点A、B、C,至多有一个平面通过每个点A、B、C.Ⅰ6如果直线a上的两个点A、B在平面α上,那么直线a上的每个点都在平面α上.Ⅰ7如果两个平面α、β有公共点A,那么至少还有另一公共点B.Ⅰ8至少存在着四个点不在一个平面上.顺序公理:Ⅱ1如果点B在点A和点C之间,那么A、B、C是一条直线上的不同的三点,且B也在C、A之间.Ⅱ2对于任意两点A和B,直线AB上至少有一点C,使得B在A、C之间.Ⅱ3在一条直线上的任意三点中,至多有一点在其余两点之间.Ⅱ4设A、B、C是不在一条直线上的三个点;直线a在平面ABC上但不通过A、B、C中任一点;如果a通过线段AB的一个内点,(①线段AB的内点即A、B之间的点.)那么a也必通过AC或BC的一个内点(巴士(Pasch,1843—1930)公理).合同公理:Ⅲ1如果A、B是直线a上两点,A′是直线a或另一条直线a′上的一点,那么在a或a′上点A′的某一侧必有且只有一点B′,使得A′B′≡AB.又,AB≡BA.Ⅲ2如果两线段都合同于第三线段,这两线段也合同.Ⅲ3设AB、BC是直线a上的两线段且无公共的内点;A′B′、B′C′是a或另一直线a′上的两线段,也无公共的内点.如果AB≡A′B′,BC≡B′C′,那么AC≡A′C′.Ⅲ4设平面α上给定∠(h,k),在α或另一平面α′上给定直线a′和a′所确定的某一侧,如果h′是α′上以点O′为端点的射线,那么必有且只有一条以O′为端点的射线k′存在,使得∠(h′,k′)≡∠(h,k).Ⅲ5设A、B、C是不在一条直线上的三点,A′、B′、C′也是不在一条直线上的三点,如果AB≡A′B′,AC≡A′C′,∠BAC≡∠B′A′C′,那么∠ABC≡∠A′B′C′,∠ACB≡∠A′C′B′.平行公理:过定直线外一点,至多有一条直线与该直线平行连续公理:Ⅴ1如果AB和CD是任意两线段,那么以A为端点的射线AB上,必有这样的有限个点A1,A2,…,An,使得线段AA1,A1A2,…,An-1An都和线段CD合同,而且B在An-1和An之间(阿基米德公理).Ⅴ2一直线上的点集在保持公理Ⅰ1,Ⅰ2,Ⅱ,Ⅲ1,Ⅴ1的条件下,不可能再行扩充.注1.有些《几何基础》书中,常以康托(Cantor,1845—1918)公理代替上述的Ⅴ2:“一条直线上如果有线段的无穷序列A1B1,A2B2,A3B3,…,其中每一线段都在前一线段的内部,且对于任何线段PQ总有一个n存在,使得AnBn<PQ,那么在这直线上必有且只有一点X落在A1B1,A2B2,A3B3,…的内部.”注2.也有的书中,用与V1,V2等价的戴德金(Dedekind,1831—1916)公理作为连续公理:“如果线段AB及其内部的所有点能分为有下列性质的两类:(1)每点恰属一类;A属于第一类,B属于第二类;(2)第一类中异于A的每个点在A和第二类点之间.那么,必有一点C,使A、C间的点都属于第一类,而C、B间的点都属于第二类.”各个领域的应用应用公理化设计,进行可用于在轨组装飞行器总体设计的步骤为:1) 了解组装服务的需求:根据任务的实施环境、任务类型及任务特点,获取“5WlH”(why、what、where、when、who、how)等需求信息;2) 定义满足这些需求所需解决的问题:将任务需求转化;3) 通过综合分析产生或选择解决方案,将由组装服务需求转化而成的功能需求和设计参数进行“之”字型展开,根据独立公理调整FR 或DP,使得二者层级上各层次的射矩阵为对角阵或三角阵。
柯尔莫戈罗夫的公理化理论
是概率空 上的概率分布。且 的n 维分布
上的联合分布 所导出的m 维分布;
( 3) 给定任意指标集 I ,适度受限制的可测空间
及对所有正整数n ≥1, 以I 的有限
子集为指标, 给定 上的一相容分布集, 一定存在一概率空间及定义在其上以 为状态 空间的随机过程,具有所派定的联合随机变元分布; ( 4) 可积数值随机变量的期望为其对给定概率测度的积分; ( 5) 给定具有严格正概率的事件B, 事件( 可测集) A 的条件概率是P ( AB ) / P (B) 。由此, 对固定B 可得到新的概率, 还可计算随机变量关于给定B的条件期望。更一般地, 给定任意 一族随机变元, 关于这族随机变元给定值的条件概率与期望, 必然是指派给这些条件随机变 元的值函数。即ξ关于随机变元族的条件期望, 定义为ξ关于该族随机变元所生成的子ϭ代数 的条件期望。可测集A 的条件概率则定义为在A 上取值为1, 其余取值为0 的随机变量的条 件期望。 基本事件的集合是柯尔莫戈罗夫所定义的第一个基本概念。假设进行某随机试验, 该试 验在理论上可任意次重复, 每次都有一定的随机结果, 所有可能结果的总体形成集合( 空间) Q, 称之为基本事件集合。 集合Q 的任意子集, 即可能结果组成的任意集合, 称之为随机事件。 考虑到对事件可做交并补等基本运算, 产生了ϭ域这种集合系。因其复杂性定义概率很难在 每个上面都具体定义出来, 考虑到只定义其中的一部分形式较为简单集合的概率值,希望通 过它们就足以确定其他集合的概率值, 则产生了诸如环, 半环, 域等概念。 对于域中的每个事件都有一个确定的非负实数与之对应, 这个数就是该事件的概率。如 此定义的概率不涉及频率或其他任何有具体背景的概念, 所定义集合Q 的元素及相应概率 等都是抽象的。 概率是定义在集合系( 即集合组成的集合) 上的函数,概率值是集合在映射下 的象。由于希望刻画较复杂的随机变量关系, 而把考虑的随机变量视为同一个概率空间到实 数集的映射。
高中数学学习心得体会
高中数学学习心得体会高中数学学习心得体会1我从小学到初中,数学一直是我的最爱,在高中学得最多想得最多的是数学,可我的数学成绩平平,我觉得没掌握到高中数学的学习方法,学习数学的兴趣没提高。
为使自己更有效、更顺利的投入高中阶段的数学学习,我想在今后的学习中,制定学习数学的个人计划。
主要分为以下几个部分:函数、平面几何、立体几何、概率、不等式、数列、复数、向量,立体几何进行多方面的广度和深度学习,熟悉定律以及会熟练运用空间直角坐标系。
如:数列,这是高中学习的一个难点,因为出题者并不会简单的出等差数列和等比数列,其中还有很多技巧,但是通过大量的练习我发现数列的题目类型基本是固定的,它都是通过化简找出规律,我一定要多练,记住特殊的规律就可以解决大部分题目。
概率、复数、向量,都是记住固定的公式模式然后去解决问题,并没有太多的逻辑思维,当然概率这一块可能涉及一些复杂的逻辑思维,我会深刻理解概念,排解这部分的难点。
剩下的就是函数、平面几何和不等式,这是高中数学的重点难点,拉开差距就是在这几部分上,不等式是为函数服务的,而函数和平面几何构成了一种非常有效的解题方法数形结合,把函数和图形结合起来解决问题。
平面几何包括直线、圆和圆锥曲线,直线和圆比较简单,圆锥曲线比较难,因为它综合了直线、圆和二次函数,方法较多,类型较多,需要较强的逻辑思维和数形处理能力,这部分更需要我每天多练习多总结多思考。
总体来讲,学习数学最重要的两点是思考和练习,边练习边思考,一定要多练。
我以后无论做什么习题都要像完成家庭作业一样,拿一本练习本,认认真真地写步骤,像完成大题一样去解决每一道题,过程中要规范自己的做题格式。
练得越多,手就越灵活,就会熟能生巧,如果这样,我就能真正以不变应万变,边做边总结,我相信只要刻苦,一定会取得好成绩。
高中数学学习心得体会2高中数学课程是义务教育或普通高级中学的一门主要课程,它从国际意识、时代需求、国民素质、个性发展的高度出发,是对于数学与自然界、数学与人类社会的关系,认识数学的科学价值、文化价值,提高提出问题,分析问题、解决问题的能力,形成理性思维,发展智力和创新意识具有基础性的作用。
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2017年3月 Mar. 2017天津大学学报(社会科学版)JOURNAL OF TIANJIN UNIVERSITY (SOCIAL SCIENCES)第19卷第2期Vol. 19 No. 2公理化真理论的巩固与扩展李娜,孙新会(南开大学哲学院,天津300350)摘要:哈尔巴赫(Volker Halbach)、霍斯顿(Leon Horsten)作为研究公理化真理论的领军人物,多年来一直致力于公理化真理论体系内部各分支理论的研究。
近期他们以理论整体为着眼点对公理化真理论进行完善,包括加强公理化真理论与语义真理论的联系,并注重对真理论的规范进行探讨与整合,这些工作都是对理论整体的巩固。
而 辛德勒(Thomas Schindler)、赫克(Richard G. Heck)、尼克莱(Carlo N icolai)作为研究公理化真理论的新生代力量,最近则是从理论局部进行创新。
这些拓展性的工作包括引进博弈论语义学丰富公理化真理论的语义解释,构造包含“有根基的(grounded) ”和“真的”两个谓词的新系统,尝试以三层语言的组合真理论克服不保守性现象。
但在尝试解离(disentangled )语法之后,保守性与紧缩论之间的矛盾依然存在,从而迫使萨林斯克(Cezary Cieslifiski)等学者重新审视保守性要求与紧缩论教条的合理性。
关键词:公理化真理论;整体巩固;理论扩展;紧缩论中图分类号:B81 文献标志码:A 文章编号:10084339(2017)02-146-06塔斯基(Alfred Tarski)关于真的不可定义性定理 揭示了语义真理论的困境在于必须借助一个比对象语 言更强的元语言才能提供语义说明。
公理化的方法注 重以公理来描述真概念的功能,并不预设真的可定义 性,而且可以在非常弱的框架中构造公理化的真理论,以避免层级理论的限制。
在大多数公理化真理论中,“真”只是一个对象谓词。
并且已经证明皮亚诺算术 (PA)是“真”所适用的一个万能的对象理论,主要是 因为向PA添加真公理能得到一些有益的系统。
目前基于P A构造的公理化真理论主要有四个,分别是去引号真理论DT(反映真之去引号直觉),基 础的类型组合真理论CT(基于塔斯基递归的语义真定 义反映真之组合性直觉),弗里德曼-希尔德理论(Friedman-Sheard)FS (借鉴修正真理论的思想)以及 克里普克-费弗曼理论(Kripke-Feferman)KF(基于克 里普克固定点理论)[1]。
近年来随着理论体系的完 善,公理化真理论的发展呈现多元化的态势。
不仅理 论基础从皮亚诺算术推广到集合论,构造了以集合论 为基础的公理化真理论(以策梅洛-弗兰克尔集合论 Z F为基础)[2],还构造了基于直觉主义逻辑的公理化 真理论(基于直觉主义的思想)[3]。
收稿日期:2016^034)3.基金项目:国家社会科学基金资助项目(12BZX059).作者简介:李娜(1958—),女,教授.通讯作者:孙新会,582300435@.2015以来,公理化真理论的发展更是如火如荼。
从理论整体发展来看,不仅注重公理化真理论与语义 真理论的协调发展,而且注重对理论自身规范的探讨。
从创新性来看,不仅将语义理论推广到了博弈论这一 新的领域,而且出现了同时包含两个谓词的公理系统; 另外,对保守性的思考还引发了构造组合真理论的新 方法。
在公理化真理论的发展过程中,一贯把紧缩论 作为其哲学解释。
然而笔者认为,虽然紧缩论的大部 分内容迎合了公理化真理论的哲学诉求,但是构造不 同公理化真理论的动因不同,单一的紧缩论显然不适 合解释所有公理化真理论。
因此,笔者主张为不同的 公理化真理论寻找不同的哲学解释。
一、语义真理论的公理化现代形式化真理论开端于塔斯基的《形式化语言 中的真概念》[4]。
仔细研究塔斯基的真概念,我们发 现他的工作方法不完全是语义的,还综合了公理化的 方法。
语义真理论和公理化真理论的辨证发展促进了 当代真理论的繁荣,由此也形成了语义真理论与公理 化真理论两大阵营。
公理化真理论通过陈述关于真谓第19卷第2期李娜等:公理化真理论的巩固与扩展•147 •词的公理和规则尝试刻画一个真概念。
而语义真理论 则通过在语义元语言中定义真谓词的一个合适解释尝 试刻画真。
虽然这两种形式化的真理论刻画的内容不 同,但它们是密切联系在一起的。
语义结构通常指导 公理化真理论的发展,而公理化原则通常用于激发语 义真理论并为之辩护。
为了在形式化真理论的工作中寻求公理化方法与 语义方法的平衡,2015年,费希尔(M artin Fischer)、哈 尔巴赫、基纳(J6nne Kriener)与斯特恩(Johannes Stem)在《公理化语义真理论》[5]—文中给出了三个标 准,用于指导从语义真理论获得公理化真理论的工作。
指导公理化语义理论的思想之一是公理化描述和 语义描述之间的相似性。
从某种意义上讲,一个语义 理论就是一个模型类。
一个公理化理论将一个语义理 论的模型类充分地公理化当且仅当公理类似于模型类 的标准定义。
这一标准只适用于由一个算术可定义的 算子刻画的理论。
满足这一标准的是将塔斯基真定义 中的归纳条款转换成公理化理论的CT,以及基于强克 林固定点语义理论和极小固定点语义理论的公理化理 论KF。
基于超赋值模式的克里普克真理论以及修正 真理论不适用于这一标准。
第二个标准要求公理化真理论和语义真理论具有 相同的证明论强度。
当然,前提是要求语义理论是非 空的,即存在一个相关的模型类的集合。
满足这一标 准的例子是伯杰斯(John P.Burgess)构造的KFB理 论,反例是哈尔巴赫构造的PUTB理论。
虽然这一标 准较其他两个使用范围比较广,但是不够细化。
第三个标准是基于模型-范畴性(categoricity)的特殊标准。
根据这一标准,我们说一个公理化真理论 获取了一个模型类(语义理论)当且仅当该公理化理 论的模型恰好在这个模型类中,至少也应该与这个模 型类中的模型是同构的。
特别地,费希尔等人更为关 注那些以真谓词的一个解释扩充自然数结构N得到的 模型,并发现理论T B相对于塔斯基的真理论-模型具有范畴性。
KF相对于强克林固定点-模型具有范 畴性。
费希尔等人检验了公理化的克里普克真理论。
他 们发现对基于强克林模式的固定点、弱克林模式的固 定点分别存在一个满足范畴性的公理化理论,对基于 任意超赋值模式的固定点、最小固定点却不存在的满 足范畴性的公理化理论。
但是在部分逻辑中对克里普 克真理论的公理化却改变了基于超赋值模式不存在满 足范畴性的公理化理论这一情况。
他们对克里普克真理论的关注一方面是因为很多 公理化理论都是明确针对克里普克的语义理论进行公理化的,另一方面是因为只有对克里普克语义理论的 公理化适用于范畴性这一标准。
费希尔等人以克里普 克真理论及其变体的公理化为例分析范畴性标准,想 要表明的是固定点所体现出的公理化方法和语义方法 之间的平衡性,这两种方法共同促进了形式化真理论 的发展。
二、对理论规范的探讨面对纷繁复杂的真理论,我们如何判定哪个才是 更好的? 2015年,哈尔巴赫与霍斯顿在《自反真理论 的规范》[6]—文中给出了一个令人满意的无类型自反 真理论应该满足的五个条件。
第一,融贯性。
一个理论的公理或者规则应该是 相融的。
如果一个真理论与它的基础理论的定理矛 盾,或者是c〇-不一致的,或者归纳模式不能扩张至包 含真谓词的语言,那么可能与它的基础理论是不融贯 的。
如果它为所有的(/>证明了 T「^,那么真理论在 它真理论部分可能是不融贯的。
第二,去引号和语义上升。
这条规范源于紧缩主 义的真概念作为一个去引号装置或者作为一个执行语 义上升的装置,它蕴涵语句0和在某种程度上是等价的。
使得这个等价式精确的方法一是贯穿透明的 思想[7],^和T是可以相互替换的;另一方法是 使用T-双条件;即形如T的实质等价式。
在 弱假设下,这两种方法都会导致悖论,这意味着不能完 全实现去引号的要求。
于是,问题就是如何削弱去引 号的要求同时获得一个不平凡的真理论。
最直接的方 法就是限制T-模式。
第三,满足真之组合性。
这条规范要求T-谓词 和联结词以及量词交换(至少对于语言的无歧义片 段)。
交换对于组合性规范并不充分;为了得到不包 含真谓词的语言片段的组合性,基础语言的公理化语 句还需要T-双条件。
然而,不可能完全实现组合性,因为它与其他规范冲突。
于是可能出现限制组合性的 动机,接纳一个部分真概念。
第四,维持日常推理。
费弗曼(Solom on Feferman)认为真理论应该维持日常推理[8]。
这条规范有很多 解释方式;不仅扩展到了关于基础语言-语句的推理,而且还扩展到了关于整个真理论语言-语句的推理。
例如,它排除不允许真谓词出现在归纳模式中的逻辑。
第五,要求有一个合理的哲学解释。
目前没有一 个真理论可以满足所有的规范,因此需要一个哲学解 释合理地说明为什么选择某些公理而不选择其他公 理。
同时哲学解释应该与真理多元论兼容,因为不同• 148 •天津大学学报(社会科学版)2017年3月语境中使用的真谓词的不同。
而且添加的哲学解释不 应妨碍真理论的研究,这不是出于为真谓词的特殊用 法提供哲学解释的目的。
这样的哲学解释不仅要阐明 这些规范,而且要证明这些规范是合理的并尝试将之 前的条件融合起来。
因此,这一条件与前四个条件的 性质不同,可以把它视为一个元规范。
虽然给出了这五个条件,但他们也承认对这五个 条件的应用是有难度的,即如何测试一个真理论是否 是令人满意的。
因为不同的人对同一条件的重视程度 不同。
因此他们的目的并不是要求现存的真理论在极 大程度上满足这五个条件,而是对可能的规范保持开 放,并希望有一种新的方式能够在一定程度上将五个 规范合理的融合以引发新的有趣的公理化真理论。
三、以“有根基的”为初始概念的真理论2015年,辛德勒在他的博士论文《无类型理论》[9]的第二部分给出了一种全新的真理论。
这种全新的真 理论由两部分构成,一部分是语义真理论(第5章),一部分是公理化真理论(第6章)。
他首先从博弈论 角度提出了两种语义理论,然后给出了同时包含“有 根基的”和“真的”两个谓词的公理系统。
在第5章中,辛德勒沿用了莱特格布(Hannes Le- itgeb)的工作方法,即从定义一个语句对某一语句集的依赖(depend)开始,再根据依赖定义一个语句是有根 基的,然后根据有根基的定义一个语句是真的。
这种 工作方法与克里普克先定义真的后定义有根基的工作 方法相反[1()]。
在定义了基本概念之后,辛德勒给出了两个博弈 作为语义理论。
第一个是有根基的博弈(grounding game),这是一个完全信息博弈。