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Diferencia entre indecidible declaraciones en el conjunto de la teoría y de la teoría de números?

Hacer todas las declaraciones acerca de los enteros tienen un claro valor de verdad? Por ejemplo: el teorema de Goodstein es claramente cierto, de lo contrario podríamos encontrar un número finito de contraejemplo sería posible refutarla. Así la independencia de la prueba es también una prueba. El teorema de gödel sólo afirma que no hay verdad de las declaraciones que se improbable.

¿Qué es lo que hace declaraciones sobre los enteros tienen una clara verdadero/falso-valor (alto-orden de razonamiento), pero las declaraciones acerca de conjuntos tales como aire acondicionado y calefacción central no?

¿El orden superior de razonamiento sólo se convertirá en más y más difusa (o subjetiva) o es que hay algo fundamental salto entre indecidible declaraciones acerca de los números enteros vs conjuntos?

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Chris Benard Puntos 1430

Hay mucho que aquí la dirección. Usted podría llegar a cualquier de los siguientes puntos:

La existencia de $\Pi_1^0$ declaraciones: Una declaración que se llama $\Pi_1^0$ si, si fuera falsa, podría ser refutada por una cantidad finita de datos. Goldbach es una conjetura, "todo número par es la suma de dos números primos", es $\Pi_1^0$, debido a desmentir que sólo tiene que dar un número $2n$, y un factor no trivial de de $2n-p$ para cada uno de los prime $p < 2n$. Un $\Pi_1^0$ declaración, si indecidible, es siempre verdadera. Ver Wikipedia para la definición rigurosa y mucho más.

Está lejos de ser el caso que todos los problemas interesantes en la teoría de números se $\Pi_1^0$. Considere la posibilidad de la doble primer conjetura, "existen infinitos pares de números primos que difieren por $2$." Esto podría ser indecidible en dos formas diferentes. Tal vez es cierto, pero no podemos probarlo. O, tal vez, no hay ninguna doble de los números primos pasado $10^{10^{10}}$, y no podemos probar que. De cualquier manera, ninguna cantidad finita de datos va a resolver el problema.

Goodstein del teorema no es $\Pi_1^0$: Contrario a su declaración, de una cantidad finita de datos no puede desmentir el teorema de Goodstein. Supongamos que usted sabía que el Goodstein secuencia a partir de a $100$ no terminar. Cómo podría convencer a mí o este con cualquier finito de cálculo?

Ahora, de hecho, el teorema de Goodstein es cierto, porque la inducción hasta el $\epsilon_0$ es válido. Ver este MO pregunta para más. Pero tenga en cuenta la conjetura de Collatz. Como el teorema de Goodstein, se dice que una forma recursiva definida por la secuencia de inicio en cualquier entero finalmente termina. Es perfectamente posible que Collatz a ser indecidible y verdadero o indecidible y falso.

ZFC no resultar más que PA: La prueba de Goodstein del teorema puede formalizarse en ZFC. Puede que la intuitiva prueba de que la PA es consistente, es decir, "por supuesto que es coherente, es un conjunto de enunciados verdaderos acerca de $\mathbb{Z}$!" Así que es cierto que el ser indecidible en ZFC es mucho más fuerte que de ser así, en PA.

Un punto de la filosofía: Algunos matemáticos va a defender la creencia de que todas las declaraciones acerca de la $\mathbb{Z}$ son verdaderas o falsas (aunque pueden ser improbable de la actual axiomas), pero esto no tiene que ser cierto acerca de los conjuntos. La idea aquí es que no es sólo un conjunto de números enteros, pero hay muchos igual de buenas versiones de la teoría de conjuntos. Scott Aaronson defiende este punto de vista aquí; JDH defiende la "más de una teoría de conjuntos" aquí. (No sé si es o no JDH piensa que hay más de una versión de $\mathbb{Z}$.)

Tenga en cuenta que esto es mucho más fuerte que la afirmación de que todos los $\Pi_1^0$ afirmaciones son verdaderas o falsas. Scott, por ejemplo, presumiblemente, se cree que el gemelo primer conjetura es verdadera o falsa, aunque no hay una cantidad finita de cálculo podría jamás se asiente.

No he pensado lo suficiente en esta pregunta para formar una opinión, es en última instancia una cuestión de filosofía, no de matemáticas.

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JoshL Puntos 290

¿Qué es lo que hace declaraciones sobre los enteros tienen una clara verdadero/falso-valor (alto-orden de razonamiento), pero las declaraciones acerca de conjuntos tales como aire acondicionado y calefacción central no?

La diferencia clave es que

  • El conjunto de los números naturales se define por una especie de "minimailty principio": los números naturales son hasta el isomorfismo, el conjunto más pequeño que contiene a 0 y cerrado dentro de la función de $f(x) = x+1$.

  • La colección de todos los conjuntos se define por una especie de "maximality principio": se compone de todos los conjuntos.

Esta diferencia hace que los números naturales de hormigón en cierta manera, el la colección de todos los conjuntos que no es.

Si tratamos de llevar la correspondiente "minimality" principio de conjuntos, terminamos con el universo construible $L$, o con algún tipo de mínimo submodel de la misma, para lo cual puede responder a muchas de las preguntas como de CA y CH que son independientes de ZFC.

3voto

ytg Puntos 256

¿Qué es lo que hace declaraciones sobre los enteros tienen una clara verdadero/falso-valor (alto-orden de razonamiento), pero las declaraciones acerca de conjuntos tales como aire acondicionado y calefacción central no?

Esto es acerca de la complejidad lógica de las fórmulas. Podemos tener declaraciones acerca de los enteros que se utiliza de muy alta complejidad lógica (por ejemplo, mediante la cuantificación sobre todos los subconjuntos de los números naturales). Pero supongo que no es lo que entendemos por una declaración acerca de los números enteros, que probablemente significa una declaración en la aritmética de la jerarquía. Del mismo modo, una declaración acerca de los conjuntos de muy baja complejidad lógica, por ejemplo, si el conjunto es definible por una baja complejidad de la instrucción. Lo que es importante aquí no es la de las variables libres de la declaración (el de los objetos de la declaración se acerca), pero la lógica de la complejidad de la instrucción.

Por qué aritméticos de las declaraciones parecen más concretos y bien definidos (al menos para algunos) que los que dicen analítica declaraciones?

Una de las razones es que aritméticos de las declaraciones no se cuantifique en un infinito de objetos (que no son tan intuitivos como finito de objetos). Otra objeción es que la analítica declaraciones son impredicative porque una definición del objeto cuantifica sobre el conjunto de objetos que el objeto en sí pertenece (similar a la paradoja de Russell). Hay diversas opiniones en la filosofía de las matemáticas acerca de que las declaraciones están muy bien definidos y se ha definido un valor de verdad y que las declaraciones no.

¿El orden superior de razonamiento sólo se convertirá en más y más difusa (o subjetiva) o es que hay algo fundamental salto entre indecidible declaraciones acerca de los números enteros vs conjuntos?

No se trata de la orden de razonamiento. La diferencia es que los infinitos objetos no son como finito de objetos (objetos que, al menos en principio, puede ser representado físicamente). Puedo mostrarles 2 manzanas pero no puedo mostrarles $\aleph_0$ manzanas. Nuestra intuición acerca de infinitos objetos no es tan buena como la nuestra intuición acerca de finito, por ejemplo, si tratamos de hacer la teoría de conjuntos de Cantor es ingenuo manera es que se corrió en paradojas. Dos distintos puntos de vista acerca de infinitos objetos son los siguientes:

  • de arriba a abajo: cada objeto posible es ACEPTAR (a menos que algo va mal), como el Cantor de la ingenua teoría de conjuntos, o Frege del sistema, que tienen una Comprensión Axioma (que da a los objetos de las declaraciones).

  • bottom-up: sólo los objetos que se pueden construir por algunos métodos están bien, como la actual, axiomático conjunto de teorías como la ZFC, que no tienen una Comprensión Axioma.

Si estamos en el primer marco, entonces tenemos que decidir qué tipo de propiedades son aceptables las definiciones de los infinitos objetos. Es la Comprensión Analítica OK? Lo que acerca aún más compleja la Comprensión de los Axiomas?

Si estamos en el segundo marco, tenemos que comentar que los métodos de construcción son OK. E. g. es (clásica) Poder Establecer axioma OK? Lo que sobre el axioma de la existencia de un Conjunto Infinito? (Tenga en cuenta que sin el Conjunto Infinito de axiomas, la teoría de conjuntos es similar a PA).

Y, por supuesto, hay otros puntos de vista filosóficos donde se rechaza que los conjuntos infinitos y los objetos existen (algunos de rechazar por completo de ellos y algunos creen que no existen como completado objetos, es decir, sólo tenemos potencialmente infinito de objetos, que son los límites de la secuencia específica de los objetos limitados).

La filosofía de las matemáticas es un área grande, si usted está interesado hay buena introductionary artículos en la Wikipedia y también en SEP, usted puede encontrar también agradable libros, estudios y artículos sobre el tema, mediante la comprobación de la sección de referencia de los artículos.

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