- •Глава I 9
- •Глава I математический формализм
- •О понятии действительных чисел
- •Формализм натуральных чисел
- •Операции, определяющие формирование множества рациональных чисел
- •Вывод 1
- •Вывод 2
- •Замечание 1
- •Аксиоматика рациональных чисел
- •Определение 1
- •Следствие
- •Задачи, приводящие к расширению множества рациональных чисел
- •Задача 1
- •Задача 2
- •Вывод 3
- •Аксиоматизация множества действительных чисел
- •Аксиома непрерывности Кантора.
- •Аксиоматическое обоснование евклидовой геометрии
- •О “Началах” Евклида
- •Аксиоматика д. Гильберта(1862–1943)
- •Группа 1. Аксиомы соединения
- •Теорема 1
- •Теорема 2
- •Теорема 3
- •Группа 2. Аксиомы порядка
- •Определение
- •Группа 3. Аксиомы конгруэнтности
- •Теорема (о внешнем угле треугольника)
- •Определение движения
- •Замечание 1
- •Вывод 1
- •Вывод 2
- •Группа 4. Аксиомы непрерывности
- •Замечание 2
- •Замечание 3
- •Вывод 3
- •Группа 5. Аксиома параллельности
- •Замечание 4
- •Два недостатка аксиоматики д. Гильберта
- •Структура векторного пространства
- •Модель направленных отрезков
- •Сложение обладает свойствами:
- •Свойства операции умножения:
- •Определение
- •Арифметическая модель векторного пространства
- •Теорема размерности
- •Вывод 1
- •Вывод 2
- •Вывод 3
- •Аксиомы скалярного произведения векторов
- •Следствие
- •Следствие
- •Вывод 4
- •Определение
- •Модель Вейля евклидовой геометрии
- •Арифметизация трехмерного евклидова пространства
- •Свойства операции откладывания вектора
- •Определение
- •Вывод 1
- •Вывод 2
- •Многомерное арифметическое евклидово пространство
- •Вывод 3
- •Замечание
- •Следствие 1
- •Основные факты в планиметрии Лобачевского
- •1. Сумма углов многоугольника в плоскости l2
- •Следствие 2
- •Вывод 3
- •Глава II свойства аксиоматических систем
- •Математические структуры и аксиоматические теории
- •Понятие отношений между объектами
- •Следствие 1
- •Пример 1
- •Определение
- •Следствие 2
- •Понятие математической структуры
- •Определение
- •Замечание 1
- •Формальная и содержательная аксиоматики. Теории и структуры
- •Рассмотрим пример
- •Вывод 1
- •Вывод 2
- •Определение
- •Изоморфизм
- •Пример 1
- •Пример 2
- •Определение изоморфизма
- •Вывод 3
- •Вывод 1
- •Независимость аксиоматической системы
- •Независимость аксиомы параллельности
- •Замечание 1
- •Дедуктивная полнота и категоричность системы аксиом
- •Определение (дедуктивной полноты)
- •Определение (категоричности)
- •Историческая роль V постулата Евклида в развитии оснований математики
- •Анализ текстовых парадоксов
- •Языковые свойства имен объектов
- •Пример 1
- •Пример 2
- •Пример 3
- •Проблема выразимости
- •Понятие искусственного языка
- •Понятие парадокса
- •“Ахиллес и черепаха”
- •Парадокс пустого множества
- •Парадокс достижимости в натуральном ряде
- •“Одно и то же, но по–разному”
- •Пример 1
- •Пример 2
- •Заключение
- •Обозначения.
- •Литература
Понятие искусственного языка
Всякий предметный или искусственный язык состоит из следующих компонентов:
1. Алфавит (конечный список исходных символов).
2. Правила построения термов (имен и именных форм).
3. Правила построения формул (высказываний и высказывательных форм).
4. Интерпретации языка.
Пункты 1–3 представляют синтаксис языка; пункт 4 – семантику языка.
Искусственный язык является математическим языком и носит исключительно информативный характер. В этих языках используются только повествовательные предложения (высказывания). Формы мышления, не представляющиеся повествовательными предложениями, в этих языках невыразимы.
Самым простым искусственным языком является язык математической логики первого порядка [11].
Предметные языки – геометрический и теории множеств считаются более сложными, так как содержат отношения включения и другие, не заданные в языке логики первого порядка.
Искусственные языки делятся по уровням сложности в зависимости от типов отношений, которые они описывают.
Описание свойств моделей в зависимости от уровня языка требует специальных сведений по математической логике [11] которые не входят в круг рассматриваемых нами вопросов.
Мы ограничимся нестрогим анализом текстов некоторых парадоксов, используя лишь понятия модели, совместимости, независимости и категоричности систем аксиом.
Понятие парадокса
Проблема выразимости отражает несоответствие естественного и искусственного языков, а также несоответствие между самими искусственными языками, относящимися к моделям разного уровня сложности. Эти несоответствия мы обнаруживаем в виде различных парадоксов.
Парадоксами будем называть текстовое утверждение, логическое следствие которого приводит к противоречиям.
Мы выделим два типа соответствия между языками моделей.
Первый тип. Согласно выводу 3, §6, изоморфизм мыслимой модели на некоторою внешнюю модель дает возможность “воспринимать объект” или, наоборот, “выражать мысль в виде каких–то внешних отношений”. При этом внешние отношения фиксируются в виде некоторого текста.
Второй тип. Соответствие между языками моделей представляется структурными изоморфизмами.
Рассмотрим текстовые противоречия с точки зрения нарушения одного из двух указанных типов соответствия между языками моделей на примерах известных парадоксов.
“Ахиллес и черепаха”
Понятийный аппарат человеческого разума способен создавать автономные модели. Эти мыслимые модели могут не иметь образов в реальном мире. Противоречие в таком случае снимается исследованием изоморфизма между мыслимой моделью и моделью определенного объекта. Рассмотрим пример.
Апория “Ахиллес и черепаха” принадлежит Зенону из Элен (483–375 гг. до н.э.) и состоит в следующем.
«Легендарный бегун Ахиллес движется в два раза быстрее черепахи. В момент старта черепаха находилась на расстоянии “а” от Ахиллеса. Когда Ахиллес пробежит этот отрезок “а”, то черепаха уползет вперед на расстояние “а”/2. Когда Ахиллес пробежит отрезок “а”/2, то черепаха уползет вперед на “а”/4. Когда Ахиллес пробежит “а”/4, то черепаха продвинется вперед еще на “а”/8 и т.д. Этот процесс бесконечен, и Ахиллес никогда не догонит черепаху».
Апория построена на интуитивном убеждении, что никакие бесконечные процессы завершиться не могут. Именно это и приводит к противоречию. Надо объяснить каким образом рассматриваемый “мысленно” бесконечный процесс все же закончится.
Герман Вейль в начале XX в. дал следующее объяснение этой апории. В мыслимой модели существует бесконечная последовательность 1,2,3,...,n,... временных событий (Ахиллес проходит расстояние “а”/2n) с неограниченно убывающим временным интервалом tn =1/2n. Сумма таких интервалов существует и равна 2 единицам времени.
В реальном мире каждая физическая операция требует некоторого времени, которое больше некоторого фиксированного временного интервала. Поэтому всякая бесконечная последовательность физических операций “выполнима” лишь за бесконечный промежуток времени.
Таким образом, в апории «Ахиллес и черепаха» нет изоморфизма между мыслимой и реальной моделями.