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数学逻辑方法——原因与结果

 悠悠淘228 2020-07-28

从原因到结果,这种因果观念是人们一切自觉活动必不可少的逻辑条件。本文将介绍数理逻辑如何推演因果关系,从而认识数理逻辑的思想和意义。

原因和结果是一对哲学范畴,它反映事物、现象之间的相互联系和相互制约。当我们把事物从普遍联系中抽象出来,就会看到有序地不断更替的运动,一种现象会引起另一种现象。前者为原因,后者为结果,这种因果观念是人们一切自觉活动必不可少的逻辑条件。

原因和结果是有客观内容的。例如,由于地心吸力的原因,产生了“苹果落地”的结果。但是,人们撤去这些具体内容,仅仅考察它的形式方面,就会看到人类的思维具有形式结构,遵循某种形式推理的规律。例如,有A必有B,那么没有B便一定没有A。无论A和B是什么含义,以上的形式推演都是对的。研究思维形式结构及其规律的科学称为形式逻辑,形式逻辑的任务是研究因果关系的形式方面。

狭义的数理逻辑就是精确化、数学化的形式逻辑。它研究命题间的“形式的推理规律”。

数学地表示一个命题,要用谓词和八个逻辑常项,即∀(任意),∃(存在),∧(并且),∨(或),=(等于),¬(非),→(蕴涵),↔(当且仅当)。我们用⊢表示“推出”。谓词S(a),P(b)意即a是S,b是P。你也可以赋以实际含义,如S(a)表示a是质数,P(b)表示b是奇数等等。倘若我们有以下三个命题:

(1)∀x[S(x)→P(x)];

(2)¬P(a)

(3)¬S(a)

那么,我们就能从(1)、(2)推出(3),不论S(a)、P(b)的含义是什么。如果赋以上述特定含义,原(1)表明若对任何x,由x是质数蕴涵x是奇数,现在a不是奇数,那么a必不是质数。

由这一简单例子,我们看到(1)、(2)是原因,(3)是结果。不管它们含义是什么,形式的推演总是对的。

数学是形式化了的思想材料,但它毕竟有它自己的内容。例如,二次方程ax2+bx+c =0是一种符号形式,但它毕竟是方程,二次的,是一个有内容的对象。数学的内容是现实内容经抽象而成。数理逻辑则纯粹是思维形式,它的内容是没有真实意义的。S(a)可表示a是奇数,也可以表示a不是奇数,留下的只是形式化的不表示真假现实意义的内容S(a)。这是数理逻辑的特点,它把因果关系,命题的关联作了最高程度的抽象。

数理逻辑的思想可远溯到莱布尼茨(G.W.Leibniz)。近代的最重要代表是罗素(B.A.W.Russell)。他认为数学即逻辑。数学无非是由条件(原因)推出结论(结果),因此罗素提出由逻辑规则可以生出全部数学来,这就是逻辑主义的观点。但是,罗素最后失败了,首先是因为逻辑推演只能是有限步,跨越不了无限,连自然数全体都达不到,更不可能得出整个数学了。其次,如前所说,数学有它自身的概念、理论和现实价值,它不可能被没有现实意义的纯粹思维形式所取代。罗素的失败在意料之中。

但是,数理逻辑方法毕竟是一门精致的学问,用它来描述演绎推理,反映因果关系十分准确而简明,自有其特殊的价值。计算机的出现,更为数理逻辑方法提供了用武之地。计算机只需要做命题的形式推理,这些形式命题的真实含义是由人去赋予的,把机械的形式演绎工作交给计算机,让计算机来承受人的一部分工作,并进而使思维过程中的因果关系演算化,计算化(在某种程度上),这便是数理逻辑方法的重大意义。

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