Многозначные изоморфы классической пропозициональной логики

Размещено на http://www.allbest.ru

На правах рукописи

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата философских наук

МНОГОЗНАЧНЫЕ ИЗОМОРФЫ КЛАССИЧЕСКОЙ ПРОПОЗИЦИОНАЛЬНОЙ ЛОГИКИ

09.00.07 - логика

Девяткин Леонид Юрьевич

Москва 2008

Работа выполнена в секторе логики Учреждения Российской Академии Наук Институт философии РАН

Научный руководитель:

доктор философских наук, профессор А.С. Карпенко

Официальные оппоненты:

доктор философских наук, кандидат технических наук, профессор К.И. Бахтияров

кандидат философских наук, доцент Д.В. Зайцев

Ведущая организация:

Санкт-Пербургский государственный университет, кафедра логики

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института философии РАН

Ученый секретарь диссертационного совета

Кандидат философских наук В.И. Шалак

ОБЩАЯ ХАРКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования

С самого своего появления и на протяжении всей истории логика была и остается важнейшей частью философии. Представляя собой, по сути, формализацию гносеологических интуиций исключительно философского характера, логика не только реализует свою нормативную функцию, задавая критерии правильности рассуждений, но и позволяет получать результаты именно философского характера. Примером такого результата может служить, в частности, известная теорема Гёделя. Таким образом, логика представляет собой не только методологический базис философского дискурса, но действенный инструмент познания.

Одновременно с оформлением классической логики в том виде, в котором мы знаем ее сейчас, с появлением метатеорем о непротиворечивости, дедуктивной и функциональной полноте, появляются и первые критические замечания в адрес классической логики. Как оказалось, классическая логика сталкивает нас лицом к лицу с целым рядом проблемных моментов. Это и парадоксы материальной импликации (истина следует из чего угодно, из лжи следует что угодно), и проблема логического фатализма, и закон исключенного третьего. Именно этот факт и обусловил появление и бурное развитие неклассических логик, среди которых одно из центральных мест занимают многозначные логики.

В то время как намерения критиков классической логики состояли, по сути, в ограничении классической логики, элиминации ее «неудобных» свойств, результат получился, в определенном смысле, противоположным. Как оказалось, многие логики содержат классическую логику в качестве своего фрагмента и являются, таким образом, не результатом ограничения классической логики, но ее расширением. Более того, строя логическую систему в соответствии с принципами неклассической логики мы можем получить не только расширение, но и в точности саму классическую логику в формализации, отличной от стандартной. Особенно ярко данный момент проявляется в случае многозначных логик. Существуют многоэлементные логические матрицы, класс тавтологий в которых совпадает с классическим. Такие матрицы мы будем называть многозначными изоморфами классической пропозициональной логики.

Таким образом, мы приходим к тому, что вновь убеждаемся в фундаментальном характере классической логики и ее особом месте среди логических систем. Вместе с тем, вопрос различения классической и неклассических логик становится проблемой, требующей отдельного рассмотрения.

Учитывая сказанное выше, представляется актуальной проблема изучения взаимосвязи классической и многозначной логик, расширений классической логики, критериев, по которым мы различаем классические и неклассические многозначные логики, описание свойств многозначных логик, являющихся классическими с точки зрения класса тавтологий.

логика высказывание изоморф

Степень разработанности проблемы

Говоря о степени разработанности проблемы, считаем необходимым отметить, что существует много примеров отдельных изоморфов. Первый пример был приведен Д.А. Бочваром в 1938 году. Бочваром была построена трехзначная система B₃ с двумя типами связок - «внутренними» и «внешними». Область значения функций, соответствующих внешним связкам ограничена классическими истинностными значениями. Внутренние связки имеют область значения {1, Ѕ, 0}. Автор показывает, что на базе внешних связок B₃ может быть построен фрагмент, изоморфный классическому исчислению высказываний. Еще один такой фрагмент был построен В.К. Финном. В этой же работе был впервые применен термин «изоморф» в интересующем нас смысле. Еще один изоморф классической логики высказываний, выразимый в B₃ принадлежит А.С. Карпенко. Отметим, что ни один из авторов не дает четкого определения изоморфа.

Еще одна известная логика, важная для изучения проблемы изоморфов - это трехзначная логика Клини K₃. При классе выделенных значений {1, Ѕ} связки сильной логики Клини образуют изоморф классической логики высказываний, однако класс формул, находящихся в отношении логического следования оказывается неклассическим. Н. Решер и Р. Эпштейн приводят два различных доказательства этого факта. Однако, как показано в настоящем исследовании, лишь доказательство Эпштейна является корректным.

Интересным примером практического применения свойств изоморфов может служить аксиоматизация трехзначной паранепротиворечивой логики логики J₃, принадлежащая И. Д'Оттавиано и Р. Эпштейну. Логика J₃ функционально эквивалентна трехзначной логике Лукасевича, но, в отличие от последней, имеет два выделенных значения. Набор базовых операции этой логики содержит изоморф классической логики высказываний. Аксиоматизация J₃ строиться путем добавления к аксиоматизации классической логики высказываний аксиом, для базовых связок, не входящих в состав изоморфа.

Еще два примера изоморфов приводит Г. Малиновский. Эти примеры он использует как доказательство того, что многозначность не является достаточным условием для построения неклассической логики. Принципиальная важность этой работы для нашего исследования состоит в том, что метод q-матриц, предложенный в ней, позволяет построить семантику классической логики высказываний не только с тремя истинностными значениями, но и с отношением логического следования, альтернативным классическому.

Наконец, отдельного упоминания заслуживает статья В. Комендантского. Это единственная до настоящего момента попытка систематического исследования интересующей нас проблемы. Посредством компьютерной программы автором был получен полный список изоморфов с C-расширяющими базовыми связками и классическим отношением логического следования. Как оказалось, всего существует два таких изоморфа с одним выделенным значением и шестнадцать с двумя выделенными значениями.

Объект работы

Объектом нашего исследования станут логические матрицы с тремя и более элементами множества-носителя. Под логической матрицей мы понимаем структуру вида M = <U, F, D>, где U - множество истинностных значений (множество-носитель матрицы), F - множество операций, заданных на U и D - непустое собственное подмножество U, элементы которого называются выделенными значениями и интерпретируются как «истина».

Предмет работы

Предмет исследования - такие логические матрицы, в которых оказываются общезначимыми все тавтологии классической логики высказываний. В качестве базовых операций матрицы будем рассматривать одну бинарную операцию и одну унарную.

Цель исследования

Цель исследования состоит в том, чтобы дать ответ на вопрос: «при каких условиях логическая матрица с многоэлементным множеством-носителем сохраняет класс тавтологий классической пропозициональной логики и классическое отношение логического следования».

Задачи исследования

В рамках работы над настоящим исследованием были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать класс многоэлементных логических матриц, в которых сохраняются все классические тавтологии, а также отношение логического следования.

2. Полностью описать класс трехэлементных логических матриц, в которых сохраняются все классические тавтологии, но не сохраняется классическое отношение логического следования. Обобщить полученные результаты на n-значный случай.

3. Рассмотреть возможность применения определений отношения логического следования, альтернативных классическому, в построении нестандартных семантик классической логики высказываний на базе изоморфов.

Методологическая основа исследования

Остановимся более подробно на базовых понятиях и методологии решения поставленных задач.

При формулировке и доказательстве теорем мы использовали пропозициональный язык L_¬.

Алфавит языка L_¬ содержит в точности следующие символы:

1. Пропозициональные переменные: p, q, r, s, p₁, q₁, r₁, s₁, …, p_n, q_n, r_n, s_n,

2. пропозициональные связки: , ¬,

3. технические символы: ), (.

Определение L_¬-формулы:

1. Если А есть пропозициональная переменная, то А есть L_¬-формула,

2. если A и B есть L_¬-формулы, то (A B) и (¬A) есть L_¬-формулы,

3. ничто иное не есть L_¬-формула.

Мы будем рассматривать матрицы вида M = <U, *, ¬* , D >, где U - непустое множество истинностных значений, * - бинарная операция на U, ¬* - унарная операция на U , D - множество значений, выделенных в M, причем D U и 0 ? D.

В такой формулировке, матрица для классической логики будет иметь следующий вид: M₂ = <{1, 0}, ₂, ¬₂ , {1} >, где функции ₂, и ¬₂ - классические импликация и отрицание.

Оценку в матрице M определим как отображение множества пропозициональных переменных в U.

Значение L_¬-формулы в матрице M при оценке v определяется индукцией по построению L_¬-формулы:

1. |p| = v(p), если p есть пропозициональная переменная,

2. если B и C есть L_¬-формулы, то |(B C)| = |B|* |C|,

3. если B есть L_¬-формула, то |(¬B)| = ¬*|B|.

Если существует оценка v в M такая, что |А| D, будем говорить, что А выполнима в M.

Формула А называется общезначимой в M, если и только если при всякой оценке v в M А принимает выделенное значение.

Классическое отношение логического следования определим следующим образом: в M из множества формул Г логически следует формула В, е.т.е не существует такой оценки v в M, что каждая формула А из Г принимает выделенное значение и В не принимает выделенное значение.

Будем говорить, что отношение логического следования в некоторой матрице является классическим, когда в этой матрице заключение логически следует из посылок, если и только если оно логически следует из посылок в матрице для классической логики.

Под многозначным изоморфом классической пропозициональной логики будем понимать такую матрицу M' = <U, ', ¬' , D >, что U содержит не менее трех элементов и все формулы, общезначимые в M' общезначимы в M₂. Изоморф M' называется нормальным, если отношение логического следования в M' является классическим. Изоморф называется С-расширяющим, если операции ' и ¬' совпадают с ₂, и ¬₂ соответственно на множестве {1, 0}.

При формулировке условий, которым должна отвечать матрица, чтобы являться изоморфом классической логики высказываний, и их доказательстве широко использовался подход, предложенный В.М. Поповым. В его основе лежат понятия замещения оценки и отображения многоэлементного множества-носителя некоторой матрицы M_i на множество-носитель матрицы M₂ - {1, 0}. Метод используется как в оригинальной трехзначной формулировке, так и в обобщенном виде.

Для всякого отображения v множества всех пропозициональных переменных языка L_¬ в многоэлементное множество-носитель U некоторой матрицы M' = <U, ', ¬' , D > назовем k-замещением отображения v такое отображение w множества всех пропозициональных переменных в {0, 1}, что для всякой пропозициональной переменной p

Обозначим через k-замещение отображения v. Определим ц_k как отображение множества U на множество {0, 1} такое, что ц_k(x) = 1, если x D и ц_k(x) = 0, если x D.

Научная новизна исследования

1. Описан ряд классов многозначных изоморфов, как нормальных, так и не являющихся нормальными.

2. Полностью описан класс трехзначных изоморфов классической пропозициональной логики.

3. Показана возможность построения семантик классической логики на базе изоморфов, не являющихся нормальными или С-расширяющими

4. Приведены примеры трехзначных изоморфов классической логики высказываний, не встречавшиеся ранее в литературе.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Приведенная ниже теорема описывает обширный класс нормальных многозначных изоморфов классической логики, причем для трехзначного случая данный класс является единственным.

Теорема 1. Пусть M есть логическая матрица, где n - число элементов класса U, а m - число элементов класса D. Если _n, и _n отвечают условиям:

1) x _n y D е.т.е x D и y D;

2) ¬_n x D е.т.е D,

то M является нормальным изоморфом классической логики высказываний.

Мы можем вычислить количество таких матриц для каждых m и n. Их число равно .

2. Существуют как нормальные, так и ненормальные изоморфы классической пропозициональной логики, не являющиеся С-расширяющими.

3. Три частично пересекающихся класса ненормальных многозначных изоморфов могут быть описаны следующими теоремами:

Теорема 2. Если M - C-расширяющий и нормальный изоморф классической логики при m = 1, то M является изоморфом классической логики для любого m.

Теорема 3. Если M отвечает следующим условиям:

1) Формулы, не являющиеся элементарными, принимают в Mтолько значения из {1, 0};

2) Существует матрица M, отличная от M лишь классом выделенных значений, и M является нормальным изоморфом,

то M является изоморфом классической логики.

Теорема 4. Если M отвечает следующим условиям:

1) M является C-расширяющей;

2) если x _n y = 1, то x = 0 или y = 1; если x _n y = 0, то x = 1 и y = 0; _n x = 1 е.т.е. _n x = 0; _n x = 0 е.т.е. _n x = 1,

верно следующее: матрица M, отличная от M лишь классом выделенных значений, является изоморфом классической логики.

4. Существуют изоморфы, являющиеся нормальными лишь при использовании нестандартного определения отношения логического следования.

5. Некоторые изоморфы могут содержать другие изоморфы в качестве фрагментов. Так, в матрице, аналогичной матрице для трехзначной логики Гейтинга, но с двумя выделенными значениями содержатся в качестве подматриц все трехзначные нормальные изоморфы с двумя выделенными значениями.

Научно-практическая значимость работы

Как представляется автору, выводы работы представляют научный и философский интерес с двух точек зрения.

В первую очередь, это взаимоотношение классической и многозначных логик. Отметим, что эта проблема носит в значительной степени философский характер. Ведь в основе многих неклассических логик лежала попытка избавиться от парадоксальных и контринтуитивных свойств классической логики. По мнению автора, ответ на вопрос, в каких случаях многозначная логика оказывается в действительности классической логикой высказываний может лечь в основу эффективного метода, позволяющего определить для любой многозначной логики, является ли она расширением классической логики или нет.

Во вторых, некоторые из наших результатов могут быть полезны не только при осмыслении фундаментального характера классической логики и ее роли среди множества разнообразных логических систем, но и для исследования природы классической логики самой по себе.

На разных этапах развития логики считалось, что двузначность или, позже, С-расширительность базовых операций, а также классическое определение отношения логического следования - необходимые черты классической логики. Однако, как показывают полученные нами результаты, может быть построена характеристическая матрица для классического исчисления высказываний гильбертовского типа, в которой нарушаются все эти принципы. Возникает вопрос: означает ли это, что исчисление играет в классической логике приоритетную по отношению к семантике роль? Положительный ответ на этот вопрос может служить аргументом в пользу того, что базовые философские принципы, лежащие в основе классической логики, на самом деле являются следствием попытки подведения философской основы под уже существующий способ рассуждения.

Материал и выводы диссертации могут иметь практическое применение при разработке спецкурсов по неклассическим логикам.

Апробация результатов работы

Основные идеи данной работы были изложены автором в публикациях, в том числе, в статье «Отношение логического следования и проблема многозначности» // «Вестник Московского университета» (Серия 7. Философия). №2, 2008. С 106-108.

Отдельные результаты по теме исследования также были изложены автором в докладах на таких научных конференциях как IV Российский философский конгресс (МГУ, 2005), Cмирновские чтения по логике (ИФ РАН, 2007), 10-я всероссийская конференция «Современная логика: проблемы истории, теории и применения в науки» (СПбГУ, 2008).

Структура диссертации

Работа состоит из введения, шести глав, заключения и библиографии.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, описываются объект, предмет, цели и задачи исследования. Обсуждается степень разработанности проблемы, дается краткий обзор содержания работы.

1. История вопроса

Первая глава посвящена обзору литературы по интересующей нас теме. Рассмотрены примеры изоморфов и методы доказательств изоморфности, предложенные Бочваром, Финном, Решером, Эпштейном, Малиновским и другими авторами.

2. Трехзначные изоморфы классической пропозициональной логики с классическим отношением логического следования

Во второй главе рассматриваются трехзначные изоморфы с классическим отношением логического следования (нормальные трехзначные изоморфы). В начале главы задаются основные понятия и определения, такие как язык, матрица, оценка. Многие из них остаются актуальными до конца работы.

Далее доказываются теоремы, в которых описываются изоморфы с одним и двумя выделенными значениями. При доказательстве используются понятия 0-замещения и отображения ц₀ (см. выше), а также аналогичные им понятия 1-замещения и отображения ц₁.

Результатом главы становится обобщенная теорема, в которой формулируется критерий, которому должна отвечать матрица с трехэлементным множеством-носителем, чтобы являться нормальным изоморфом классической пропозициональной логики.

Эта теорема позволяет нам сделать несколько важных выводов. Во-первых, мы можем дать точный ответ на вопрос о числе трехзначных нормальных изоморфов классической логики - существует 8 трехзначных нормальных изоморфов с одним выделенным значением и 256 с двумя. Кроме того, как оказывается, C-расширительность не является необходимым условием для построения изоморфа. Также во второй главе приводится ряд примеров трехзначных изоморфов, не встречавшихся ранее в других работах.

3. Трехзначные изоморфы с неклассическим отношением логического следования

Третья глава посвящена изоморфам, в которых отношение логического следования не является классическим. Такие изоморфы мы называем ненормальными. Как и в предыдущей главе, мы поочередно рассматриваем классы матриц с одним и двумя выделенными значениями.

В начале третьей главы описан принцип работы разработанной нами программы, при помощи которой были отброшены матрицы, заведомо не являющиеся трехзначными ненормальными изоморфами классической логики. Далее, для оставшихся матриц доказываются теоремы о том, что они равны классической логике высказываний по классу тавтологий.

Результатом проделанной работы оказывается первый в научной литературе полный список трехзначных изоморфов с неклассическим отношением логического следования. Существует всего два таких изоморфа с одним выделенным значением (один из них - фрагмент трехзначной логики Бочвара B). При двух выделенных значениях число подходящих матриц возрастает до 12. Интересно, что матрицы с двумя выделенными значениями, аналогичные матрицам сильной, слабой и двух промежуточных трехзначных логик Клини, оказываются ненормальными изоморфами классической логики.

4. Изоморфы, не являющиеся С-расширяющими

В четвертой главе мы отдельно останавливаем внимание на изоморфах, не являющихся С-расширяющими. Главной вывод главы состоит в том, что каждый из описанных в предыдущих главах классов изоморфов делится на два подкласса посредством взаимнооднозначного соответствия между элементами этого класса. Причем существуют как пары из С-расширяющего и не С-расширяющего изоморфа, так и пары, в которых оба элемента являются С-расширяющими. Этот результат может оказаться полезным при дальнейшем изучении функциональных свойств изоморфов.

5. Трехзначные изоморфы классической логики и неклассические определения отношения логического следования

В пятой главе мы рассматриваем связь трехзначных изоморфов и неклассических определений отношения логического следования. Альтернативные определения строятся на основе q-матриц, предложенных Г. Малиновским. Наряду с классом выделенных значений, в этих матрицах задается класс анти-выделенных значений, интерпретируемых как «ложь». Такие матрицы называются q-матрицами и имеют следующий вид: M* = <U, F, D*, D>. Классы D и D* являются подмножествами U и представляют собой классы выделенных и анти-выделенных значений соответственно.

Показано, что ненормальный при стандартном определении отношения логического следования изоморф Bстановится нормальным, если использовать следующее определение отношения логического следования: в матрице M из множества формул Г логически следует формула В, е.т.е не существует такой оценки v в M, что ни одна формула А из Г не принимает анти-выделенного значения и В принимает анти-выделенное значение.

В пятой главе также приводится ряд других определений отношения логического следования и доказывается теорема о наличии решеточного порядка по включению объема следования среди различных определений логического следования в отдельно взятой произвольной трехэлементной матрице.

6. Многозначные изоморфы классической логики

В последней главе мы производим окончательное обобщение полученных ранее результатов. Здесь доказывается приведенные выше Теоремы 1, 2, 3 и 4, которые также описывают различные классы многозначных изоморфов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении мы подводим общие итоги работы и описываем дальнейшие направления исследования, в некоторых из которых уже сделаны первые шаги. Остановимся на них немного подробнее.

Первоочередной задачей мы видим завершение описания класса ненормальных многозначных изоморфов. Предположительно, эта задача может быть решена с применением метода гипертавтологий, разработанного Я. Калицким.

Нашей следующей задачей станет глубокое изучение функциональных свойств изоморфов. Уже сейчас ясно, что некоторые изоморфы являются более сильными с функциональной точки зрения. Возникает вопрос: какую структуру образуют изоморфы с равным числом истинностных и выделенных значений по отношению включения?

Кроме того, представляет интерес проблема построения исчислений для ненормальных изоморфов. В то время как неклассическое отношение логического следования в этих изоморфах не играет роли, если мы рассматриваем исчисления гильбертовского типа, некоторые правила вывода в секвенциальных исчислениях потребуется заменить или модифицировать.

Решению этих задач мы собираемся посвятить нашу дальнейшую работу.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. «Трехзначные изоморфы классической пропозициональной логики» // Сборник «Логические исследования». Вып. 11. М.: Наука, 2004. С. 119-125.

2. «Изоморфы C₂ в трехзначной логике Гейтинга» // Философия и будущее цивилизации. Тезисы докладов и выступлений IV Российского философского конгресса (Москва, 24-28 мая 2005 г.) Том 1. М., 2005. С. 502-503.

3. «К вопросу о трехэлементных характеристических матрицах для классической логики высказываний» // Труды научно-исследовательского семинара Логического центра Института философии РАН - 2007. Вып. XVIII. М.: ИФ РАН. С. 43-49.

4. Девяткин Л. Ю., Карпенко А. С., Попов В. М. «Трехзначные характеристические матрицы классической пропозициональной логики» // Труды научно-исследовательского семинара Логического центра Института философии РАН - 2007. Вып XVIII. М.: ИФ РАН. С. 50-62.

5. «Неклассические определения отношения логического следования» // Смирновские чтения по логике. Материалы 5-й конференции (Москва, 20-22 июня 2007 г.) М., 2007. С. 26-27.

6. «Отношение логического следования и проблема многозначности» // «Вестник Московского университета» (Серия 7. Философия). 2008. Вып. 2. С. 106-108.

7. «Классическая логика высказываний и многозначные логические матрицы» // Современная логика: проблемы истории, теории и применения в науке. Материалы X Общероссийской научной конференции 26-28 июня 2008 г. СПб: Санкт-Петербургский Государственный Университет. С.268-270.

Размещено на Allbest.ru

...