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如何理解“→”【離散數學、符號邏輯】

如何理解“→”【離散數學、符號邏輯】

作者: 執迷_4869 | 来源:发表于2017-12-10 11:51 被阅读0次

在離散數學中,p\rightarrow q稱為p與q的蘊含(imply)式,表示p是q的充分條件,q是p的必要條件。
p\rightarrow q的真值表如下:

p q p\rightarrow q
0 0 1
0 1 1
1 0 0
1 1 1

表中,1\rightarrow 1=1以及1\rightarrow 0=0是很好理解的——如果推理的前提為真,顯然推理本身是否正確取決於推理結果的正誤。
难以理解的是这两个式子,0\rightarrow 1=10\rightarrow 0=1. 这两个式子相当于说“如果前提是错误的,那么不管结论正确与否,都认为推理正确”。相當反直覺的說法啊,為什麼数学家這樣規定呢?
筆者百思不得其解。在查閱許多資料后,筆者終有所悟,現記錄於此。

\rightarrow”不表示因果關係

p\rightarrow q”稱作pq的蘊含式,這樣的名詞和符號很容易讓人聯想到因果。但在數學中,pq之間并不一定存在因果關係。例如每一秒鐘都有人出生和死亡\rightarrow 我早晨吃湯圓這樣的語句也是合法的命題,儘管前件和后件之間沒有什麼因果關係。當人們試圖將蘊含式與現實世界的因果關係聯繫起來的時候,就容易產生困惑。比如,命題A=
(x<2)\rightarrow (x>2)
再令x等於3。在數學中,命題A的真值為1,因為蘊含式的前件為假。但放在常識中來看,命題A是絕對不正確的——x既然比2小,怎麼會比2大呢?
為了理解“\rightarrow”符號,必須放下“\rightarrow”=“因果”的執念。

為什麼這樣定義“\rightarrow”?

數學家也是人,他們在定義“\rightarrow”的時候,也希望它符合自然理念。那麼,為什麼他們要作如此奇怪的規定呢?
不妨反過來想,如果不這樣規定的話會發生什麼?

  1. 如果0\rightarrow 0 = 0
    如果0\rightarrow 0 = 0,這就不符合“逆反命題與原命題等價”的“常識”,與1\rightarrow 1 = 1矛盾。
  2. 如果0\rightarrow 1 = 0
    假設真值表中0\rightarrow 1=0,而其它項不變。於是修改過的真值表如下。
p q p\rightarrow q
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1

根據真值表,有:
(p\rightarrow q )\land q \Rightarrow p
如果用自然語言表達上面這個公式,相當於說“如果推理和結果都是正確的,則前提也是正確的”,顯然不對。比方說,穀粒能發芽(真命題)。但一顆綠芽,未必是穀粒生的,它還可能是豆芽。

分析以上假設,讀者已經知道0\rightarrow x =0的不合理。但有的讀者還會說,那0\rightarrow x = 1也不合理呀,為什麼不能規定0\rightarrow x = 未定義呢?
確實,如果規定0\rightarrow x = 未定義的話,似乎就更符合常理了。但是,在二值的邏輯世界里,第三個值是不存在的。或者說,有兩個值就足夠了。

真與假

據說,在設計符號邏輯的時候,數學家們遵循“無罪推定(innocent until proven guilty)”的哲學原則。即是說,如果沒有證據證明命題是假的,就仍為該命題是真的。
這種哲學思想雖很奇妙,卻有些遺憾、不完美。
假仍然是假,真卻未必是真!
所謂“真”,僅僅是“不矛盾”而已
在歐氏幾何中,歐幾里得根據若干簡單的公理和公設,推理出許多漂亮的實用的定理。然而,這些定理“不是真的”,它們只是“不與公理\公設矛盾”罷了;黎曼幾何改變了歐氏幾何的幾條公理,得出一個嶄新理論。黎曼幾何也“不是真的”,僅僅是“不矛盾”罷了;堅定的無神論者與虔誠的有神論者互相不能說服,並非是其中一人愚蠢,而是因為二者都具備一套完備的無矛盾的世界觀。

扯遠了。再看先前的例子,x<2x>2是矛盾的嗎?在特定的前提下,我們可以說二者是不矛盾的。例如,給定前提3<2,則在這個前提下,3又小於2,又大於2。這就是“(3<2)\rightarrow (3>2)為真”的意義。

參考資料

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