انتقل إلى المحتوى
Topos Uranos

ملخص

يحوّل هذا الدرس لغة الوحدة السابقة إلى أداة للبرهان. فهو يعرّف ما النظام الاستنتاجي الصوري (لغة، ومخططات مسلّمات، وقواعد استدلال)، ويقدّم أول النظامين اللذين تعمل بهما الدورة، أي نظام لوكاشيفيتش: ثلاثة مخططات مسلّمات وقاعدة الوضع (modus ponens) قاعدةً وحيدة. ويعرّف بدقة الاستنتاج من مجموعة مقدمات، والمبرهنة، والعلاقة Γ⊢φ\Gamma \vdash \varphi، ويستنتج ⊢(φ→φ)\vdash (\varphi \rightarrow \varphi) في خمسة أسطر، ويبرهن على الخواص البنيوية للاستنتاج: الانعكاسية، والرتابة، وقاعدة الوضع بين الاستنتاجات، والقطع، والطابع المنتهي. ثم يبرهن، بالاستقراء القوي على عدد الأسطر، على مبرهنة الاستنتاج وعكسها، اللتين تتيحان الاستدلال باستنتاجات حول الاستنتاجات، ويعرّف التكافؤ الاستنتاجي. وأخيرًا يثبت، دون اللجوء إلى قيم الصدق، حدَّ هذا النظام في لغة رابطها الوحيد النفي المشترك: فعلامةٌ قيمتها 00 أو 11، تُحسب بالتراجع على الصيغ، وتحافظ عليها مسلّمات لوكاشيفيتش وقاعدة الوضع، تبرهن على أن صيغًا معيّنة كان ينبغي أن تُستنتج لا تُستنتج، وأنه لا يمكن حتى الانتقال من (v1↓v2)(v_{1} \downarrow v_{2}) إلى (¬¬v1↓v2)(\neg\neg v_{1} \downarrow v_{2}). ومن ذلك تلزم الحاجة إلى قاعدة ثانية، هي إبدال النفي المزدوج، يُكمل بها الدرس التالي النظام.

أهداف التعلم

  1. تمييز الحالات الخاصة للمخططات A1 وA2 وA3، والحكم على متتالية من الصيغ هل هي استنتاج من مجموعة مقدمات.
  2. بناء استنتاجات في نظام لوكاشيفيتش بالمسلّمات والمقدمات وقاعدة الوضع، واستنتاجات حول الاستنتاجات بالانعكاسية والرتابة والقطع ومبرهنة الاستنتاج وعكسها.
  3. البرهان على الخواص البنيوية للاستنتاج وعلى مبرهنة الاستنتاج بالاستقراء القوي على عدد الأسطر.
  4. إثبات تكافؤات استنتاجية، واستعمال كون التكافؤ الاستنتاجي انعكاسيًا وتناظريًا ومتعديًا.
  5. البرهان على أن صيغة غير قابلة للاستنتاج بواسطة علامة تحافظ عليها المسلّمات وقاعدة الوضع، وتفسير حدّ نظام لوكاشيفيتش بها في اللغة ذات الرابط الواحد، وسبب الحاجة إلى قاعدة ثانية.

ما النظام الاستنتاجي الصوري

بنت الوحدة السابقة لغةً: حدّدت أيّ سلاسل الدوائر والأقراص صيغٌ، ولا شيء غير ذلك. غير أن اللغة وحدها لا تقرّر شيئًا ولا تبرهن على شيء؛ فللبرهان يلزم، فوق ذلك، منطلق وطريقة للتقدّم. ولذلك يتألف النظام الاستنتاجي الصوري من ثلاثة مكوّنات: لغة صورية تحدّد الصيغ؛ ومجموعة من المسلّمات، وهي صيغ تُقبل دون برهان؛ ومجموعة من قواعد الاستدلال، تبيّن أيّ صيغة يجوز كتابتها انطلاقًا من صيغ أخرى مكتوبة من قبل. والحاسم أن الأمور الثلاثة نحوية محضة: فللتحقق من أن صيغةً مسلّمةٌ، أو من أن قاعدةً طُبّقت تطبيقًا صحيحًا، يكفي النظر في السلاسل دون السؤال عمّا تعنيه. وإذا كان الأمر كذلك، أمكن التحقق من البرهان في نظام صوري آليًا، رمزًا رمزًا، وفي هذا الإمكان تكمن قيمته كلها.

ويحسن التنبيه منذ البداية إلى أن المسلّمة ليست هنا «حقيقة بيّنة بذاتها»، كما في الاستعمال القديم للكلمة، بل صيغة اختيرت منطلقًا. أمّا هل الاختيار موفّق (هل المسلّمات صادقة بمعنى ستحدّده الدلالة، وهل تكفي لاستنتاج كل ما ينبغي استنتاجه) فسؤال عن النظام، يُجاب عنه بمبرهنات حوله لا بالحدس: تجيب عنه الوحدة الخاصة بما وراء النظرية، ويبيّن القسم الأخير من هذا الدرس أن السؤال ليس عبثًا.

مخططات المسلّمات وحالاتها الخاصة

لا تذكر أنظمة منطق القضايا مسلّماتها واحدةً واحدة، لأنها غير منتهية، بل بواسطة مخططات: عبارات من اللغة الواصفة مكتوبة بمتغيرات واصفة، مثل (φ→(ψ→φ))(\varphi \rightarrow (\psi \rightarrow \varphi)). والمخطط ليس صيغة؛ إنه قالب. والحالة الخاصة من المخطط هي الصيغة الناتجة عن تعويض كل متغير واصف بصيغة تعويضًا منتظمًا: تُعوَّض جميع ورودات المتغير الواصف نفسه بالصيغة نفسها، وإن جاز أن تتلقى متغيرات واصفة مختلفة الصيغةَ نفسها أو صيغًا مختلفة.

مثالحالات خاصة من مخطط

مع φ:=v1\varphi := v_{1} وψ:=¬v2\psi := \neg v_{2}، يعطي المخطط (φ→(ψ→φ))(\varphi \rightarrow (\psi \rightarrow \varphi)) الحالة الخاصة (v1→(¬v2→v1))(v_{1} \rightarrow (\neg v_{2} \rightarrow v_{1}))؛ ومع φ:=(v1↓v2)\varphi := (v_{1} \downarrow v_{2}) وψ:=(v1↓v2)\psi := (v_{1} \downarrow v_{2})، يعطي ((v1↓v2)→((v1↓v2)→(v1↓v2)))((v_{1} \downarrow v_{2}) \rightarrow ((v_{1} \downarrow v_{2}) \rightarrow (v_{1} \downarrow v_{2})))، لأنه لا مانع من أن يتلقى متغيران واصفان الصيغة نفسها. وفي المقابل، ليست (v1→(v2→v3))(v_{1} \rightarrow (v_{2} \rightarrow v_{3})) حالة خاصة من ذلك المخطط: فالورود الأول والورود الأخير لـ φ\varphi سيتلقيان صيغتين مختلفتين، ولن يكون التعويض منتظمًا. وكل حالة خاصة، بعد بسط الاختصارات، سلسلةٌ من الدوائر والأقراص؛ أمّا المخطط فلا يعيش إلا في اللغة الواصفة.