6. Парадокс пустого множества

Рассмотрим высказывание Т{то, что я скажу, ложь}. Зададимся вопросом, истинно это утверждение или ложно? Если Т истинно, то по своему смыслу оно ложно. Если Т ложно, то отрицание лжи есть истинно. Таким образом, Т не является ни истинным, ни ложным. В чем суть противоречия?

Рассмотрим утверждение “Т” как аксиому и рассмотрим существование реализации R(T) мыслимой модели с аксиомой Т. Реализация есть пустое множество. В противном случае на этой реализации мы имеем некоторое свойство с его отрицанием. Поэтому не существует изоморфизма мыслимой модели Т ни на какую реализацию R(T).

Утверждение такого типа, когда мыслимые модели не имеют реальных моделей, можно называть бессмысленными.

7. Парадокс достижимости в натуральном ряде

Натуральный ряд N – это множество, определяемое системой аксиом Пеано, см. п.1.1. § 1. Элемент x будем называть достижимым, если этот элемент х=S(...S(S(1))) получен конечным числом операций последования S из первого элемента “1”.

Вопрос: всякий ли элемент x достижим? Для ответа воспользуемся аксиомой 5 “Математической индукции” аксиоматики Пеано (см. п.1.1. §1). Пусть М – множество всех достижимых элементов: 1М, S(1) М; если xМ, то S(х)М. Следовательно, по аксиоме 5, заключаем, что МN, т.е. все элементы натурального ряда достижимы.

С другой стороны, как мы знаем (п.1.1. § 1), линейная цепь

Т = 1, 2, ... , n, ... ; ..., а_–2, а _–1, а₀, а₁, а₂, ... ; ... ,

является моделью натурального ряда (все аксиомы Пеано выполняются). В этой модели второй и следующие за ним блоки имеют вид

..., а_–2, а _–1, а₀, а₁, а₂, ...

и содержат недостижимые элементы. Получили противоречие с тем, что все элементы достижимы.

Покажем, что свойство достижимости (назовем его аксиомой Д) не зависит от аксиом Пеано, следовательно, не является логически выводимым в теории этой аксиоматики.

Пусть П= П₁, ... ,П₅ – аксиоматика Пеано (п.1.1, §1).

Модель Сколема Т реализует систему аксиом П и отрицание аксиомы Д:Т=R₁П,Д. Модель десятичного систематического представления N натурального ряда реализует аксиомы П и Д:N=R₂(П,Д). Следовательно, согласно достаточным условиям независимости системы аксиом (п.7.3., §7) заключаем, что аксиома Д не зависит от П.

Вывод

В теории аксиом Пеано свойство достижимости не доказуемо и не опровержимо, подобно тому, как в абсолютной планиметрии не доказуема и не опровержима аксиома параллельности.

8. “Одно и то же, но по–разному”

– именно так характеризуется аксиоматическая теория, имеющая две неизоморфные модели. Напомним, п.7.4 §7, что такие аксиоматики, аксиоматические теории и структуры называются некатегоричными, и рассмотрим примеры.

Вначале напомним, что система 15 аксиом (часть аксиом Гильберта) определяет геометрию ² плоскости Евклида. Если заменить аксиому параллельности Евклида на аксиому параллельности Лобачевского, то получим систему 15 аксиом планиметрии Лобачевского с моделью Пуанкаре L_2. Напомним также, что обе эти геометрии образуют дедуктивно полные и категоричные аксиоматические теории. Теперь сформулируем пример.

Пример 1

Из 15 аксиом планиметрий Е² и L₂ удалим аксиомы параллельности. Оставшиеся 14 аксиом составляют Теорию абсолютной планиметрии. Эта теория не категорична, так как L₂ не изоморфна R². Эта теория дедуктивно не полна, т.к. аксиома параллельности не выводима из остальных аксиом.

Таким образом, одна и та же система аксиом абсолютной планиметрии в разных моделях имеет различные “визуальные” эффекты. Например, в плоскости L_2, (см. §5) мы “видим” два равных треугольника по трем равным углам, а также две прямые, которые не параллельны и не пересекаются. Этого “увидеть” в плоскости R² мы не можем.