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      发布者:hp462HP170270996 发布时间:2023-09-12 14:41:51

      数理逻辑,又称符号逻辑、理论逻辑或逻辑斯蒂,数学的一个分支学科,用数学方法研究的逻辑或形式逻辑。是数学基础的一个不可缺少的组成部分。由D.希尔伯特与W.阿克曼合著的20世纪本的数理逻辑读本称数理逻辑为理论逻辑。所谓数学方法就是指数学采用的一般方法,包括使用符号和公式,使用已有的数学成果和方法,特别是使用形式的公理方法;形式的公理方法也称为逻辑斯蒂方法。由于数理逻辑的学科性质,它自然地成为一门数学,即逻辑底数学。用数学方法研究逻辑的系统的思想一般溯源到.莱布尼茨,萌芽于古希腊的亚里士多德。莱布尼茨的数理逻辑思想是研究了在其前的经典逻辑的传统(包括亚里士多德和中世纪的传统逻辑)而形成的。莱布尼茨认为经典的传统逻辑必须改造和发展,使之更为精确和便于演算。数理逻辑是经一些数理逻辑的先驱者沿着莱布尼茨的思想进行了实质性的工作,而逐步完善和发展起来的。在20世纪里,数理逻辑的内容,从狭义到较广义、广义大致形成三个层次。狭义的数理逻辑通常称为狭谓词逻辑或经典谓词逻辑。这是对从亚里士多德三段论式理论演变产生的传统逻辑的严格化和必要的推广。这一部分在数理逻辑中是基础的部分,也是传统演绎逻辑的基本内容的精密化、精确化和完善化。它是演绎逻辑的基础,也是数学在证明定理时所用的基本的逻辑推理规律。较广义的数理逻辑20世纪,由于数学奠基问题的研究而形成了四个数理逻辑分支,即模型论、公理集合论、递归论和证明论,简称四论。这四论构成现代数理逻辑的主要内容,这样的数理逻辑就是数学底逻辑,即数学逻辑。广义的数理逻辑除了上述那些内容还包括归纳逻辑、包含可能、必然等模态词的模态逻辑、内含逻辑、多值逻辑、包含时间因素的时态逻辑等等。它仍然是用数学方法研究的逻辑。数理逻辑的产生利用计算的方法来代替人们思维中的逻辑推理过程,这种想法早在十七世纪就有人提出过。莱布尼茨就曾经射向果能不能创造一种“通用的科学语言”,可以把推理过程象数学一样利用公式来进行计算,从而得出正确的结论。由于当时的社会条件,他的想法并没有实现。但是它的思想却是现代数理逻辑部分内容的萌芽,从这个意义上讲,莱布尼茨的思想可以说是数理逻辑的先驱。1847年,英国数学家布尔发表了《逻辑的数学分析》,建立了“布尔代数”,并创造一套符号系统,利用符号来表示逻辑中的各种概念。布尔建立了一系列的运算法则,利用代数的方法研究逻辑问题,初步奠定了数理逻辑的基础。十九世纪末二十世纪初,数理逻辑有了比较大的发展,1884年,德国数学家弗雷格出版了《数论的基础》一书,在书中引入量词的符号,使得数理逻辑的符号系统更加完备。对建立这门学科做出贡献的,还有美国人皮尔斯,他也在著作中引入了逻辑符号。从而使现代数理逻辑基本的理论基础逐步形成,成为一门独立的学科。数理逻辑的内容数理逻辑包括哪些内容呢?这里我们先介绍它的两个基本的也是重要的组成部分,就是“命题演算”和“谓词演算”。命题演算是研究关于命题如何通过一些逻辑连接词构成更复杂的命题以及逻辑推理的方法。命题是指具有具体意义的又能判断它是真还是假的句子。如果我们把命题看作运算的对象,如同代数中的数字、字母或代数式,而把逻辑连接词看作运算符号,就象代数中的“加、减、乘、除”那样,那么由简单命题组成复和命题的过程,就可以当作逻辑运算的过程,也就是命题的演算。这样的逻辑运算也同代数运算一样具有一定的性质,满足一定的运算规律。例如满足交换律、结合律、分配律,七台河茄子河区无动力风机同时也满足逻辑上的同一律、吸收律、双否定律、狄摩根定律、三段论定律等等。利用这些定律,我们可以进行逻辑推理,可以简化复和命题,可以推证两个复合命题是不是等价,也就是它们的真值表是不是完全相同等等。命题演算的一个具体模型就是逻辑代数。逻辑代数也叫做开关代数,它的基本运算是逻辑加、逻辑乘和逻辑费,也就是命题演算中的“或”、“与”、“非”,运算对象只有两个数0和七台河茄子河区无动力风机相当于命题演算中的“真”和“假”。逻辑代数的运算特点如同电路分析中的开和关、高电位和低电位、导电和截至等现象完全一样,都只有两种不同的状态,因此,它在电路分析中得到广泛的应用。利用电子元件可以组成相当于逻辑加、逻辑成和逻辑非的门电路,就是逻辑元件。还能把简单的逻辑元件组成各种逻辑网络,这样任何复杂的逻辑关系都可以有逻辑元件经过适当的组合来实现,从而使电子元件具有逻辑判断的功能。因此,在自动控制方面有重要的应用。谓词演算也叫做命题涵项演算。在谓词演算里,把命题的内部结构分析成具有主词和谓词的逻辑形式,由命题涵项、逻辑连接词和量词构成命题,然后研究这样的命题之间的逻辑推理关系。命题涵项就是指除了含有常项以外还含有变项的逻辑公式。常项是指一些确定的对象或者确定的属性和关系;变项是指一定范围内的任何一个,这个范围叫做变项的变域。命题涵项和命题演算不同,它无所谓真和假。如果以一定的对象概念代替变项,那么命题涵项就成为真的或假的命题了。命题涵项加上全程量词或者存在量词,那么它就成为全称命题或者特称命题了。数理逻辑的发展数理逻辑这门学科建立以后,发展比较迅速,促进它发展的因素也是多方面的。比如,非欧几何的建立,促进人们去研究非欧几何和欧氏几何的无矛盾性,就促进了数理逻辑的发展。集合论的产生是近代数学发展的重大事件,但是在集合论的研究过程中,出现了一次称作数学史上的第三次大危机。这次危机是由于发现了集合论的悖论引起。什么是悖论呢?悖论就是逻辑矛盾。集合论本来是论证很严格的一个分支,被公认为是数学的基础。1903年,英国唯心主义哲学家、逻辑学家、数学家罗素却对集合论提出了以他名字命名的“罗素悖论”,这个悖论的提出几乎动摇了整个数学基础。罗素悖论中有许多例子,其中一个很通俗也很有名的例子就是“理发师悖论”:某乡村有一位理发师,有他宣布:只给不自己刮胡子的人刮胡子。那么就产生了一个问题:理发师究竟给不给自己刮胡子?如果他给自己刮胡子,他就是自己刮胡子的人,按照他的原则,他又不该给自己刮胡子;如果他不给自己刮胡子,那么他就是不自己刮胡子的人,按照他的原则,他又应该给自己刮胡子。这就产生了矛盾。悖论的提出,促使许多数学家去研究集合论的无矛盾性问题,从而产生了数理逻辑的一个重要分支—公理集合论。非欧几何的产生和集合论的悖论的发现,说明数学本身还存在许多问题,为了研究数学系统的无矛盾性问题,需要以数学理论体系的概念、命题、证明等作为研究对象,研究数学系统的逻辑结构和证明的规律,这样又产生了数理逻辑的另一个分支—证明论。数理逻辑新近还发展了许多新的分支,如递归论、模型论等。第归论主要研究可计算性的理论,他和计算机的发展和应用有密切的关系。模型论主要是研究形式系统和数学模型之间的关系。数理逻辑近年来发展特别迅速,主要原因是这门学科对于数学其它分支如集合论、数论、代数、拓扑学等的发展有重大的影响,特别是对新近形成的计算机科学的发展起了推动作用。反过来,学科的发展也推动了数理逻辑的发展。正因为它是以门新近兴起而又发展很快的学科,所以它本身也存在许多问题有待于深入研究。现在许多数学家正针对数理逻辑本身的问题,进行研究解决。总之,这门学科的重要性已经十分明显,他已经引起了更多人的关心和重视。数理逻辑论的体系数理逻辑的主要分支包括:模型论、证明论、递归论和公理化集合论。数理逻辑和计算机科学有许多重合之处,这是因为许多计算机科学的先驱者既是数学家、又是逻辑学家,如阿兰·图灵、邱奇等。程序语言学、语义学的研究从模型论衍生而来,而程序验证中的模型检测则从模型论衍生而来。柯里-霍华德同构给出了“证明”和“程序”的等价性,这一结果与证明论有关,直觉主义逻辑和线性逻辑在此起了很大作用。λ演算和组合子逻辑这样的演算现在属于理想程序语言。计算机科学在自动验证和自动寻找证明等技巧方面的成果对逻辑研究做出了贡献,比如说自动定理证明和逻辑编程。数理逻辑与学科的关系数理逻辑与逻辑的关系简而言之,数理逻辑就是精确化、数学化的形式逻辑。但有人会怀疑数理逻辑里是否会包括一些不属于形式逻辑的内容,或者形式逻辑的内容是否全都能包括在数理逻辑里。譬如,关于亚里士多德的三段论式理论,会有人认为不能如现代数理逻辑学者那样理解(象希尔伯特与阿克曼在《理论逻辑基础》一书中就讲了亚里士多德的三段论)。对亚里士多德三段论应当怎样理解,本来在逻辑学者中就有分歧。波兰数理逻辑学家J.武卡谢维奇深入研究了亚里士多德希腊文的逻辑原著、对其原著的注释和传统逻辑学者的著作,于1951年出版了一本《亚里士多德的三段论》专著,系统地陈述和讨论了亚里士多德逻辑和传统逻辑问题。亚里士多德的逻辑是经受了许多误解的,误解主要产生于逻辑学者把亚里士多德逻辑等同于在亚里士多德之后传统逻辑著作中所讲的三段论式。武卡谢维奇的著作用数理逻辑的方法,澄清了这些问题。至于超出经典逻辑范围的较广义的数理逻辑,自不能局限于亚里士多德逻辑和传统逻辑的范围,但是并没有超出形式逻辑范围的内容。因为,按对“形式逻辑”的“形式”的严格含义,数理逻辑的内容只能都是形式逻辑。形式逻辑发展为数理逻辑,使得形式逻辑有了远大的发展前景。数理逻辑与数学的关系从科学性质看,全部数理逻辑都是逻辑底数学,都是数学。从数学方面看,每一门数学是一个数学结构。对数学结构作系统的考虑时会与数理逻辑发生关系,譬如会涉及构造性与非构造性的关系问题。就拿一门数学中的一个尚未解决的数学问题来说,会有难于下手的情况。这时可以研究这问题是否是可解决的,这就成为另一性质的数学问题了,有可能会有了下手之处。有了这种下手之处,结果不外两种。一种是证明了问题是可解决的,即证明φ与塡φ之一是可证的,虽然还不知道究竟φ还是塡φ可证。这时据数理逻辑已有结果,可以给出φ和塡φ二者之一的证明的机械方法。另一种可能是,证明了在某一公理系统中,φ与塡φ都不可证。那就导致超出这一问题本身更为深刻的数学问题的研究。譬如希尔伯特第10问题就是一例。数理逻辑提供了数学研究有意义的工具和方法。数理逻辑与计算机的关系在莱布尼茨的思想中,数理逻辑、数学与计算机三者出于一个统一的目的,即思维过程的演算化、计算化,以至在计算机上实现。他在计算机发展史上有崇高的地位。他研究了B.帕斯卡的数学与计算机思想,创制了台具有四则运算的计算机,建立了计算机发展中的第二个里程碑。他研制计算机是为了实现他的理想,尽管还远未实现。在20世纪里经过数理逻辑学家J.冯·诺伊曼与.图灵的工作,造出了台程序内存的计算机。由于哥德尔等数理逻辑学者的伟大贡献,在进入70年代之后,计算机科学技术、逻辑、数学都有了较大的发展,莱布尼茨的理想才逐步得到具体的实现。现在,原则上早已清楚,哪些思维过程可以借计算机来实现,哪些不可能;换言之,莱布尼茨理想实现的可能性已经得到相当的澄清:可以由计算机实现哪些思维过程;如何组织好计算机(自动机逻辑问题);如何提高计算机的效率(软件问题、计算复杂性问题、计算系统体系结构等问题);也知道了如何进一步开展有关的研究。这些问题的研究直接关系到计算机工业和软件产业的发展。这些计算机问题的研究中包含着大量的与数理逻辑有关的研究课题,许多问题本身就属于数理逻辑。数理逻辑的一些基本结果一些重要结果是:一阶公式的普遍有效性的推定证明可用算法来检查有效性。用技术语言来说,证明集合是原始递归的。实质上,这就是哥德尔完全性定理,虽然那个定理的通常陈述使它与算法之间的关系不明显。有效的一阶公式的集合是不可计算的,也就是说,不存在检测普遍有效性的算法。尽管以下算法存在:对此算法输入一个一阶公式,如果这个一阶公式是普遍有效的,那么算法将在某一时刻停机,如果不是普遍有效的,七台河茄子河区无动力风机那么算法将会永远不停地计算下去。然而,即使算法已经运行了亿万年,公式是否有效仍是未知数。换句话说,这一集合是“递归枚举的”,用更通俗的话来讲,是“半可判定的”。普遍有效的二阶公式的集合甚至不是递归可枚举的。这是哥德尔不完全性定理的一个结果。勒文海姆-斯科伦定理。相继式演算中的切消定理。保罗·约瑟夫·科恩(PaulCohen)在1963年证明的连续统假设的独立性。,

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