集异壁第八章——数论的形式化(下)

在本文的上半部分,我们了解了TNT系统如何形式化数论的,下面让我们来深入的了解一下TNT系统。

TNT系统拥有5条公理:1,对于所有a:~Sa=0,2,对于所有a:(a+0)=a,3,对于所有a,b:(a+Sb)=S(a+b),4,对于所有a:(a*0)=05,对于所有a,b:(a*Sb)=((a*b)+a)

它还拥有几条条规则:特称规则:如果对于所有u:x是一条定理,那么x也是一条定理。

概括规则:如果x是一条定理,u作为变元是自由出现的,那么对于所有u:x也是一条定理。

互换规则:对于所有u:~与不存在u可以互换。

存在规则:假设一个项在定理中出现,那么这个项可以用不出现在定理中的变元表示,相应的存在量词必须出现在最前面。

等号规则:对称性和传递性

后继规则:去S和加S。

到目前为止我们的规则已经有点复杂了,开始它依然解决不了一些串的证明,这种问题我们称之为欧米茄不完备:如果一个系统中的所有串都是定理,而全量化后不是定理。

为了加强我们的TNT系统现在我们加入一个新规则——归纳规则:设u是一个变元,X「u」是一个u在其中自由出现的良构公式,如果对于所有u:<X「u」->X「Su/u」>以及X「0/u」都是定理,那么对于所有u:X「u」也是定理。

通过TNT系统我们可以看到一个非常典型的形式推导结构,但毫无疑问它是不完全的,在更广阔的语境中,TNT会在不同的新的改进版本中发挥作用。换句话说,如果TNT是完全的,那么数论专家们就可以提前退休了。

希尔伯特期望利用一个“有穷方法”集去证明类TNT系统的一致性,这是注定要失败的,哥德尔证明了,想要证明TNT系统的一致性,我们需要一个至少和TNT一样强大的强的系统,在计算机程序设计中,我们称之为死循环。

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