作者s1290961 (煦)
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標題Re: [代數] 哥德爾定理在數論真實的例子?
時間Sun Jun 7 14:00:09 2020
(代PO)朋友沒有PTT帳號,委託我代PO。原信如下:
雖然我沒有去查 Erdos 究竟指的為何,但我認為他說的可能是 Paris-Harrington 定理
或 Goodstein 定理。Paris-Harrignton 定理跟拉姆齊理論有關,而 Erdos 本身就是這
領域的人,所以可能知道。Erdos 也可能會知道 Goodstein 定理,因為定理與圖論有關
連,兩位證明者將問題轉化成圖論問題,將 Goodstein 序列比喻成九頭蛇,蛇頭被斬下
還會再長出新的蛇頭來,比原先多。此問題便在問海克利斯每次只能斬一個蛇頭,那麼他
能否有朝一日砍完所有蛇頭。(沒很熟兩個定理,所以有勞人進一步去查)
兩個定理都已經被證明單憑 Peano 算術系統證不出來,非得靠更強的證明系統如 ZFC 系
統才可證出。既然 ZFC 系統能證出來,假若 ZFC 系統沒有問題,不會不一致,那麼這兩
個定理所言為真(一階邏輯的健全性 soundness 所致)。這兩個命題為真,但是 Peano
算術系統證不出來,這便是哥德爾不完備的實例。
接下來我想討論 chemmachine 的說法,因為對我有些地方我不是很明白,所以可能有勞
chemmachine 說得詳細一點。另外我對某些說法不是很滿意,想要點出來討論一下。
自身不可證偽的資料有:連續統假設。哥德爾定理,羅素悖論。
我覺得說「自身不可證偽」不是很妥當。因為就我解讀,「偽」與「真假」有關,但證明
系統與真假無關,系統只是一堆符號的組合而已。我們所謂的證明就只是依照特定規則排
列符號而已,我們能排出或是排出,就僅此而已。證明無須牽扯真假,命題能否被證出與
命題是否真假需分別看待。命題有可能無法被證明或證明為否(取決於該證明系統形式如
何),但命題要不真要不就假。所謂的真假是後來所賦予,依一些共識賦予其意思。所以
我覺得說「自身不可證偽」不是很妥當。
以連續統假設 CH 為例。哥德爾便構造了一個滿足 ZF 公設的數學結構,而那數學結構滿
足連續統假設,所以根據一階邏輯的健全性(如果系統能證出語句 φ,那麼 φ 會在每
個滿足公設要求的結構都正確),ZF 無法證出 ~CH 。而哥德爾的學生柯亨便接手哥德爾
的工作,造出一個不滿足連續統假設的數學結構,證明 ZF 無法證出 CH(同樣跟健全性
有關)。連續統假設在每個數學結構要不真要不就假,ZF 系統的問題只是無法好好分開
這些結構,分成滿足、不滿足兩類,讓系統本身得以捕捉其中一類的特性就好。證明系統
也就因此無法證明 CH 或證明 ~CH 。
附註:其實到目前為止,我們還不知道 ZFC 的數學結構長的如何。雖然有些書會用 V 馮
紐曼宇宙指稱這個結構,但是事實上這個結構太大不是個集合,不滿足邏輯學家對 ZFC
數學結構的要求。如果我們真找到 ZFC 的數學結構,其實我們就證明了 ZFC 一致(可憑
一階邏輯的健全性得出這結論)。所以這個問題仍舊擱置著。至於哥德爾與柯亨所作只是
給出集合論宇宙的部份結構,而這結構便能滿足 ZFC 要求,並不是真的找到。現今這門
學問稱作 inner model theory。
此外,「自身不可證偽」對我而言有點不太清楚。然後您舉了連續統假設。哥德爾定理(
是指不完備定理嘛?),羅素悖論作為例子。我不太理解三者與前述間的關係。可能有勞
您再解釋一下。
連續統描述基數N^(j)<2^N 中間沒有其他基數,N^j和
2^j基本是遞迴數字系統。指數是由乘積遞迴定義而來
乘積由加法遞迴定義而來。
我不確定是否有其它書這樣寫,但我所讀的書(Enderton,Elements of Set Theory)並非
如定義:
https://imgur.com/kNpIRiq
老實說,我有點好奇怎麼用遞迴定義基數,因為「能夠遞迴」本身也要證明。以加法或乘
法的遞迴定義為例,Enderton 便是先證明有如是遞迴函數存在,再去定義其:
https://imgur.com/MYgRABw
https://imgur.com/ArbfeZV
https://imgur.com/6doOKzC
Enderton 便在書上(138頁,Cardinal Arithmetic 一節)寫道:「The approach(用遞
迴定理定義運算) is unsuitable here.」 就我解讀,用遞迴定義基數運算會有些問題
,因為這樣需證明有如是遞迴函數存在。而這函數不單只是自然數上的遞迴函數而已,它
還得是超限遞迴函數(transfinite recursion function)。但除非能排序,否則沒有道
理談遞迴。然而就我所知,超限遞迴本身僅會用在序數上,不會用於基數。
我有三個問題有待解惑:「自身不可證偽」的明確意思為何;連續統假設、哥德爾定理、
羅素悖論與「自身不可證偽」的關係為何;能否用遞迴定義基數。有勞您能回答這些問題
了。
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1F:推 TimcApple : beth number 可以遞迴上去 但 aleph number 比較難 06/07 18:02
2F:→ TimcApple : Aleph_1 = the cardinality of set of all sets 06/07 18:04
3F:→ TimcApple : with cardinality Aleph_0 06/07 18:04
4F:推 chemmachine : 問題一自身不可證偽改為自身存在定理 06/07 23:44
5F:→ chemmachine : 不可證偽。這是哥德爾的敘述 06/07 23:44
6F:→ chemmachine : 我漏打了 06/07 23:44
7F:推 chemmachine : 然後哥德爾定理,本質是把羅素悖論改的複雜。因為 06/07 23:47
8F:→ chemmachine : 羅素悖論看起來很像狡辯。你說的圖論例子是模仿的。 06/07 23:47
9F:→ chemmachine : 最原始 06/07 23:47
10F:→ chemmachine : 的就是羅素悖論。故事很多,比如說誰幫理髮師剃頭, 06/07 23:47
11F:→ chemmachine : 我說的是謊話這類 06/07 23:47
12F:推 chemmachine : 連續統我本來也不知道為啥和羅素悖論有關,是做到超 06/07 23:51
13F:→ chemmachine : 冪函數時,用遞迴做加法和乘法和指數定義。加法發現 06/07 23:51
14F:→ chemmachine : 加法當作一階,乘法當做二階,指數當做三階,那二點 06/07 23:51
15F:→ chemmachine : 五階呢?遞迴不好推導。 06/07 23:51
16F:推 chemmachine : 然後康托的基數用一對一,N=N^2 06/07 23:55
17F:→ chemmachine : =N^3=……,2^N是N的冪集。 06/07 23:55
18F:推 chemmachine : N*N寫成N +_2 N 2^N寫成2+_3 N 06/07 23:57
19F:→ chemmachine : 康托問在+2和+3間是否有其他基數。 06/07 23:58
20F:→ chemmachine : 當然你可以猜2.5但2.5次階加法不好定義 06/07 23:59
21F:推 chemmachine : 這本身和哥德爾數論本質都是遞迴,解決之道是延拓, 06/08 00:01
22F:→ chemmachine : 延拓能不能承認2.5階會有兩種結果。我想你說的zfc 06/08 00:01
23F:→ chemmachine : 應該想法如此,詳細過程我不是很熟。 06/08 00:01
24F:推 chemmachine : 不完那個N^j是N=N^2=N^3=……的意思,我只是照抄連 06/08 00:07
25F:→ chemmachine : 續統假設而已。 06/08 00:07
26F:推 chemmachine : 更正:然後那個 06/08 00:21
27F:推 chemmachine : 第三個問題,基數序數不同,但可以當做猜定理的思 06/08 00:40
28F:→ chemmachine : 路,就是先射箭再畫靶 06/08 00:40
29F:推 chemmachine : 你的第二個問題,哥德爾定理的想法是修改羅素悖論 06/08 01:50
30F:→ chemmachine : 成數論的形式。連續統假設在zfc下不可證明為真或偽 06/08 01:51
31F:→ chemmachine : 。所以希爾伯特問題說部分解決。而且用 06/08 01:51
32F:→ chemmachine : 超冪函數的觀點也是和遞迴有關。和哥德爾定理類似。 06/08 01:51
33F:→ chemmachine : 程式也是因為遞迴結構而產生存在不可證明的問題。 06/08 01:51
34F:→ chemmachine : 您可看維基條目哥德爾定理,電腦科學,連續統假設, 06/08 02:31
35F:→ chemmachine : 羅素悖論是不是都有關就知道我所言非虛。我的閱讀 06/08 02:31
36F:→ chemmachine : 資料有 06/08 02:31
37F:→ chemmachine : ““天才之旅“的“康托與他的超限王國”, 06/08 02:31
38F:→ chemmachine : set theory and related topics,的基數序數章節“ 06/08 02:31
39F:→ chemmachine : ”微積分的推廣,加減乘除的推廣與統計擬合“的代 06/08 02:31
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41F:→ chemmachine : 連續統條目,以及個人思考整理。 06/08 02:31