一致性 (邏輯)

邏輯上,一致理论(consistent theory)、相容理论自洽理论,是指不蘊涵矛盾的理论。在大部分逻辑系统中,不一致理论总是蕴含所有命题,因此不大有用。

一致理论是语法上的概念;与此对应的语义上的概念是理论,即具有模型的理论。由可靠性定理和哥德尔完备性定理,一阶逻辑理论是一致的当且仅当它是可满足的。

能够编码皮亚诺算术的递归可枚举理论(如皮亚诺算术、策梅洛-弗兰克尔集合论)的一致性只能被不弱于它的某个理论证明;参见哥德尔不完备定理。

定义
设 \mathcal L 是一个一阶语言。考虑所有一阶 \mathcal L-语句(即无自由变元的 \mathcal L-公式)构成的集合 \operatorname{Sent}(\mathcal L) 及其幂集 \mathcal P(\operatorname{Sent}(\mathcal L)) 。一些 \mathcal L-语句构成的集合 T\in\mathcal P(\operatorname{Sent}(\mathcal L)) 称为一个 \mathcal L-理论(theory)。

一个 \mathcal L-理论 T\in\mathcal P(\operatorname{Sent}(\mathcal L)) 称为一致理论,若有
:T\not\vdash\bot.
其中 \bot 是一个取定的假的一阶语句(例如 \exists x(\lnot x=x)),而 \vdash 是一阶逻辑的演绎关系。

皮亚诺算术 \mathsf{PA} 的语言 \mathcal L_{\text{Peano}} 的非逻辑符号由一个常元 0 及一个一元运算 (-)^+ 构成。

设 \mathcal L 的符号构成自然数的递归集合(特别地,它只含可数个符号)。则 \mathcal L-理论 T\in\mathcal P(\operatorname{Sent}(\mathcal L)) 是否是一致的可以用皮亚诺算术的语言来表示,记这一 \mathcal L_{\text{Peano}}-语句为 \operatorname{Con}(T) 。

相对一致性
设 S 是一个 \mathcal L_{\text{Peano}}的理论,且为真。即有
:\mathbb N\models S,
其中 \mathbb N 是自然数的 \mathcal L_{\text{Peano}}-结构。

那么,在 \mathcal L-理论构成的集合 \mathcal P(\operatorname{Sent}(\mathcal L)) 上可以定义一个预序如下:
:T\lesssim_ST'\iff S\vdash(\operatorname{Con}(T')\implies\operatorname{Con}(T)).
这一预序称为(在 S 下的)相对一致性预序(relative consistency preorder)。我们称(在 S 下) T 关于 T' 是相对一致的(relatively consistent),若有 T\lesssim_ST' 。

我们称 T 和 T' (在 S 下)是等一致的(equiconsistent),若有 T\lesssim_ST'\lesssim_ST 。

参见

  • 哥德尔完备性定理
  • 哥德爾不完備定理
  • 完备性
  • 嚴謹 (數學)
  • 不一致的謬誤
  • 矛盾
  • 破釜邏輯

参考文献
外部链接
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