Gödel的不完备性定理(五)

奇妙的Gödel命题

我们了解了形式系统,也知道了Gödel数,现在就该谈谈如何构造一个Gödel命题了。

当然还得做一些准备工作。先谈谈什么是单变量命题函数P(n)。我们都知道数学意义上的函数。命题函数也差不多,就是任意给定n一个特定值,我们就有一个与n有关的命题。

先看几个例子:

  1. E(n): n是一个偶数。
  2. P(n): n是一个素数。
  3. S(n): n是一个平方数。

在没有赋予n特定值的情况下,命题是不确定的。一旦n的值确定了,命题就确定了,也就可以判断真假了。比如E(10)为真,P(30)为假,S(49)为真,等等。关于命题函数,有一个有名的引理,叫做不动点引理,或者对角线引理,具体描述如下:任意给定一个命题函数P(n),一定存在一个自然数m使得m=$\mathcal{G}$(P(m)),这里的$\mathcal{G}$(P(m))是命题P(m)的Gödel数。

接下来我们考虑一个特殊的命题函数T(n):n不是一个定理数。

还记得什么是定理数吗?一个数如果是某个定理的Gödel数,它就是一个定理数。

如果对某个命题P我们知道它的Gödel数是n,并且还知道n不是定理数,我们也就知道了P不是一个定理,就表示P在系统内没有证明。

由不动点引理,一定有一个数m使得m=$\mathcal{G}$(T(m))。我们来看看这是啥意思。注意这里m是一个具体的数,所以T(m)是个具体的命题。这里m是个定理数吗?假如它是定理数,就表示T(m)是个定理。但T(m)说m不是定理数,导致矛盾,所以m不可能是定理数,也就是说T(m)不是定理,不能在系统内部获得证明。

T(m)是真的吗?T(m)是真的,因为它说的正是m不是一个定理数。

所以T(m)是个真命题,但却无法证明,它是一个完全彻底的Gödel命题!大家请注意,T(m)说m不是一个定理数,是一个完完全全的数学命题。

一个完完全全的数学命题,做到了巧巧妙妙的自我描述。

奇妙吗?

难道不奇妙吗?

(未完待续)


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卢小云
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