第七章 模态逻辑系统
46。真值表方法A为了充分了解在本章中所阐述的模态逻辑系统,必须熟悉真值表方法。
这个方法可以运用于一切逻辑系统,在这些系统中会出现真值函项,即出现这样的函项,它的真值仅仅依赖于它们的主目的真值。
古典命题演算是一个二值系统,它假定了两个真值:“真”
(用1表示)和“假”
(用0表示)。
按照麦加拉的菲罗的意见,一个蕴涵式总是真的,除非它是以真起始而以假结尾。
这用符号表示就是:C1=C01=C0=1,而只有C10=0。
显然,真命题的否定是假的(即N1=0)
,而假命题的否定则是真的,(即N0=1)。
这些符号等式常借助于“真值表”
(或称为“矩阵”)来表示。
C和N的二值真值表M1可以描述如下:C的真值排列成横行和纵栏而形成一个正方形,并且为左边和上端的直线所分开。
第一个主目的真值放在正方形的左边,第二个主目的真值放在正方形的上端,而C的真值可以在正方形中找到,在这个正方形中,能够想象到的、从正方形的边沿的各真值划起的许多直线彼此交叉看。
N的真值表则是容易了解的。
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22第七章 模态逻辑系统
借助于这个真值表,古典命题演算,即C—N—p演算中的任何表达式都可以机械地加以验证,即当它被断定时加以证明,和被排斥时加以否证。
它满足于这样的目的,将值1和值0去代替变项的一切可能的结合时,如果每一种结合按照真值表所规定的等式最后导至1,那末,这个表达式就是被证明的;如果不是这样,它就是被否证的。
例如,CpqCNpNq根据M1而被否证,因为当P=0和q=1时,我们有:C01CN0N1=C1C10=C10=0。
相反,我们的C—N—p系统的公理之一CpCNpq①根据M1而得到证明,因为我们有:当p=1,q=1:C1CN1=C1C01=C1=1,当p=1,q=0:C1CN10=C1C0=C1=1,当p=0,q=1:C0CN01=C0C1=C01=1,当p=0,q=0:C0CN0=C0C10=C0=1。
用同样的方法我们可以验证C—N—p系统另外两个公理CpqCqrCpr和CCNp。
因为M1是这样构成的:关于断定的表达式的替代规则和分离规则永远产生1的这种特性是有传递性的,C—N—p系统中的所有断定的公式都能用真值表
①参阅第10页。
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46。真值表方法A 32
M1加以证明。
同样,因为关于被排斥的表达式的推论规则不经常产生1的这种特性是有传递性的,如果p按照公理是被排斥的,那末,C—N—p系统中的所有被排斥的公式都能用M1加以否证。
一个真值表能验证一个系统中所有的公式,即证明被断定的公式和否证被排斥的公式,这个真值表对这个系统来说,称之为“足够的”。
M1是古典的命题演算一个“足够的”真值表。
M1对C—N—p系统来说不是唯一足够的真值表。
我们通过M1和自身“相乘”
而得出另一个足够的真值表M3。
得出M3的过程可以描述如下:首先,我们形成1和0的有序对偶值,即:(1,1)
,(1,0)
,(0,1)
,(0、0)
,它们是新真值表的元素。
其次,我们借助下述等式决定C和N的真值:(y)C(a,b)
(c,d)=(Cac,Cbd)
,(2)N(a,b)=(Na,Nb)。
然后,我们按照这些等式建立真值表M2,最后,通过简化式:(1,1)=1,(1,0)=2,(0,1)=3和(0,0)=0而将M2改变为M3。
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422第七章 模态逻辑系统
M3中的符号1仍旧标志真,而0仍旧标志假。
新的符号2和3可以解释为真和假的补充记号。
这通过将其中之一(究竟是哪一个这没有关系)等同于1,而另一个等同于0就可以看出来。
请看M4,那里2=1,而3=0。
M4的第二行和第一行相同,而第四行与第三行相同;同样,M4的第二栏和第一栏相同,而第四栏与第三栏相同。
消除中间多余的各行和各栏,我们就得出M1。
用同样的方式我们从M5得出M1,那里2=0和3=1。
M3是一个四值的真值表。
M3乘以M1,我们得出一个八值的真值表,继续乘以M1,就得出十六值真值表,并且一般
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C—N—δ—p系统A 52
地说,得出一个2n值的真值表。
所有这些真值表对C—N—p系统来说都是足够的,并且如果我们通过导入变项函子的方式去扩充系统的话,对它继续是足够的。
C—N—δ—p系统A我们已经遇到两个带有变项函子δ的断定命题:扩展原则CQpqCδpδq和断定命题CδpCδNpδq。
由于后一断定命题是我们模态逻辑系统的一个公理,这就有必要对借助于δ而扩充的C—N—p系统给以充分的解释,这个扩充了的系统,我们跟随麦雷狄士称之为C—N—δ—p系统。
这样做更有必要,是因为对带有δ的系统,甚至一些逻辑学家也几乎是完全无知的。
将变项函子引入命题逻辑,应当归功于波兰逻辑学家列斯涅夫斯基。
通过修改他的关于变项函子的替代规则,我就能得出简易而良好的证明①。
首先须要解释一下这个规则。
我用δ标志一个带有一个命题主目的变项函子,并且断定:如果p是一个有意义的表达式,那末,δp就是一个有意义的表达式。
我们考察一下,带有一个变项函子的、最简单的、有意义的表达式,即δp的涵义是什么。
一个变项是一个被看作关于一定值域的单个的字母,这些值可以用来替代这个字母。
替代就意味着实际地书写它的
①参阅杨卢卡西维茨:《论命题主目的变项函子》(On
Variable
FuncW Ctors
propositional
Arguments)
,载《爱尔兰皇家科学院院刊》,都柏林,1951年,54A2。
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622第七章 模态逻辑系统
一个值去代替这个变项,同一变项的每一次出现都用同样的值去代替。
在C—N—p系统中,命题变项(如p或q)的值域是由这个系统中所有有意义的命题的表达式所组成的。
除此以外,还可以导入两个常项:1和0,即一个恒真命题和一个恒假命题。
那末,什么是函子变项δ的值域呢?
很明显,我们可以将任何一值去代替δ,只要这个值与p一起能提供一个在我们系统中有意义的表达式。
不仅带一个命题主目的常函子(例如N)是如此,就是与带一个主目的函子起相同作用的复合表达式也是如此(例如Cq或CNp)。
通过替代δCq,我们从δp得出表达式Cqp,而通过]δCCNp,则得出表达式CCNp。
但是,这种替代显然不能]包括所有可能的情况。
我们不能用这个方法从δp得出Cpq或CpCNpq,因为没有任何一种对δ的替代能将p从它最后的位置上移开。
但是毫无疑问,最后所说的两个表达式正如Cqp或CCNpp一样,也是对δp的替代,因为δp,正如我所知道的那样,是代表所有包含p的(包括p和δp本身)有意义的表达式。
我可以用下述方法来克服这个困难,我首先用例子来说明这个方法。
为了从δp通过对δ的替代而得出Cpq,我写作δC‘q,我通过消除δ并用δ的主目、即用p去填充由省略]符号所划出的空栏来实现这种替代。
用同样的方法我从δp通过替代δC‘CN’q得出表达式CpCNpq。
如果在表达式中出]现不止一个δ,如在CδpCδNpδq中所出现的那样,而我想对这个表达式作出替代δC‘r,那末,我就必须在每一次都消]除δ并在消除的地方写上C’r,以δ的相应的主目去填充空
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C—N—δ—p系统A 72
这样,我就从δp得出Cpr,从δNp得出CNpr,从δq得出Cqr,而从整个表达式得出CCprCNprCqr。
从同一表达式CδpCδNpδq通过替代δC‘“推出公式CCpCNpNpCq。
替]代δ‘表示δ应当省略;通过这样的替代,我们就可以例如]从CδpCδNpδq得出邓斯司各脱原则CpCNpq。
替代δδ‘是W ]“同一的”替代,它不引起任何变化,一般地说,我们通过对δ的替代而从一个包含δ的命题得出一个新的表达式,这种替代是对δ写上一个带有至少一个空白处的有意义的表达式,并且以δ的各个主目去填充这些空白处。
这不是一个新的替代规则,而只是对一个变项函子的替代应当如何实行的一个描述。
C—N—δ—p系统可以建立在被断定的单个公理之上,这个单个公理已为我们所熟悉:51。
CδpCδNPδq对这个系统必须加入按照公理加以排斥的表达式p以便产生所有被排斥的表达式。
麦雷狄士在一篇未发表的论文中表明,C—N—δ—p系统的所有断定的公式都可以从公理51推出。
①麦雷狄士在他的论文:《论一个命题演算的扩充系统》(On
ExtendCed
Systemof
propositional
calculus)
(载《爱尔兰皇家科学院院刊》,都柏林,1951年,54A3)中证明,C—O—δ—p演算,即以C和O作为基本词项和带有函子变项和命题变项的演算,可以从公理Cδoδp完全地建立起来。
他的证明完全性能的方法可以运用于带有表达式CδCδNpδq作为公理的C—N—δ—P系统。
在第165页注②中所提到的我那篇关于模态逻辑的论文中,我从公理51推出C—N—P系统的三个被断定的公理,即CCpqCqrCpr,CNp,CpCNpq,以及某些出现δ的重要断定命题,其中包括扩展原则。
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822第七章 模态逻辑系统
推论规则就是通常的分离规则和对命题变项和函子变项的替代规则。
为了以例子说明这些规则如何发生作用,我将从公理51推出同一律Cp。
可将这个推论与C—N—p系统中对Cp证明加以比较。
δ‘,qp×53]53。
CpCNp
δCpCNp‘,qNp×C53—54] ]54。
CpCNpNpNpCNpNp
δ‘,qNp×5] ]5。
CpCNpNp
pCpCNpNp×C5—56]56。
CNCpCNpNpNCpCNpNp
,pCpCNpNp,qp×C54—C56—57]57。
Cp我想强调指出,在公理51之上建立的系统比C—N—p系统要丰富得多。
在包含δ的断定的结论中有这样的逻辑定律,像CCpqCqpCδpδqCδCpqCδpδqCδCpqCpδq——所有这些都是非常重要的定律,但是几乎所有的逻辑学家对它们都毫无所知。
例如,第一个定律是与CQpqCδpδq等值的扩展原则,第二个定律可以采用为称作“蕴涵”系统的唯一的公理;第三个定律可以采用为称作“实证”
逻辑的一个公理。
所有这些定律都可以用真值表方法按照下面给予的规则加以验证。
在二值逻辑中存在四个并且也只有四个带有一个主目的
①参阅第102页。
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δ-定义A 92
不同函子,这里用V,S,N和F来标志(参阅真值表M6)
对验证δ-表达式,用下述实用规则是足够的,这个规则实际上应当归功于列斯涅夫斯基。
这个规则是:相继地写下函子V,S,N和F以代替δ,然后消除S,将Va变成Cp,而将Fa变成NCp。
如果你们在所有的情况下都得出一个真的C—N—公式,那末,这个表达式就被断定,否则,就应当被排斥。
例如,CδCpqCδpδq应当被断定,因为我们有CSCpqCSpSq=CCpqCpq,CNCpqCNpNq,CVCpqCVpVq=CCpCpCp,CFCpqCFpFq=CNCpCNCpNCp。
表达式CCpqCδpδq应当被排斥,因为CCpqCNpNq不是一个真的C—N—公式。
由此,我们看到,C—N—δ—P系统的所有表达式用真值表的方法都是容易加以证明或否证的。
δ-定义A函子δ可以成功地运用于表达定义。
《数学原理》的作者们用一个特殊的符号表达定义,这特殊的符号由将定义项和被定义项联结起来的等号“=”
,以及放在定义之后的字母
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032第七章 模态逻辑系统
“DF”所组成。
按照这个方法,析取式的定义就可以这样来表示:CNpq。
Df,这里CNpq(“如果非p,那末q”)是定义项,而Hpq,(“或者p,或者q”)是被定义项。
①符号“。
Df“是与一个特殊的推论规则联结在一起的,这个推论规则允许用被定义项代替定义项,以及反转过来。
这种定义的优点在于结果是直接给予的。
但是它却具有增加基本符号和推论规则的数目这样的缺点,而这些数目应当尽可能地减少。
列斯涅夫斯基总是将同样的定义写成一个等值式,因此,在他的系统中没有引入用以表达定义的新的基本词项。
为了这个目的,他选择了等值式作为他的命题逻辑的基本词项,这个命题逻辑借助于函子变项和量符而加以扩展,并且被他称之为“原始命题演算系统”
(protothetic)。
这正是他的观点的优越之处。
但另一方面,他不能直接用被定义项代换定义项,或者反转过来,因为等值式具有允许作出这种代换的一些特殊规则。
在我们的C—N—δ—P系统中,等值式不是基本词项;因此对它必须给以定义,但是为了避免恶的循环,它不能用等值式来下定义。
然而,我们将看到,可以用一定的方法将C和δ去表达定义,这种方法保存了上述两种观点的优点,而避免了它们的缺点。
①我通常用A表示析取,但这个符号在我的三段论中已经具有了别的意义。
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δ-定义A 132
一个定义的目的在于引入一个新的词项,这个词项通常是由我们已知的词项所组成的一些复合表达式的一个简化式。
定义的两部分(定义项和被定义项)
为了产生一个合式的定义,必须满足某些条件。
下述四个条件对引入我们系统中的新的函项的定义是必要的也是充分的:(a)
不管是定义项还是被定义项,都须是命题的表达式。
(b)定义项必须由基本词项,或者由用基本词项已经定义过的词项组成。
被定义项须要包含通过定义而引入的新的词项。
(d)在定义项中所出现的任何自由变项,必须在被定义项中也出现,反过来也是一样。
容易看到,例如作为定义项的CNpq和作为被定义项的Hpq就遵守了上述四个条件。
我们现在以p和R标志满足(a)—(d)的条件的两个表达式,因此,其中之一(究竟是哪一个,这没有关系)可以取作定义项,而另一个取作被定义项。
假定其中任何一个都不包含δ。
我认为,这个断定的表达式CδPδR就代表一个定义。
例如:58。
CδCNpqδHpq代表析取的定义。
按照58式,任何包含CNpq的表达式可以直接改变为另外一个表达式,其中CNpq被Hpq所代换。
我们可以取邓斯司各脱原则作为例子:W59。
CpCNpq,我们可以通过下述推论从它得出定律CpHpq,用语言表达即是:“如果p,那末,或者p或者q”
δCp‘×C59—60]60。
CpHpq。
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232第七章 模态逻辑系统
如果我们想将我们的定义运用于克拉维乌斯原则:61。
CNp,我们必须首先在58式中用p代q,从而得出
qp×62]62。
CδCNpqδHpq
δC‘p×C61—63]63。
CHp。
(公式63读作:“如果或者p或者p,那末p”
,它是《数学原理》的作者们所采用的一个“基本命题”或公理。
他们将这个公理正确地称为“重言式原则”
,因为这个公理所陈述的是两次叙说同一东西(α‘òDγ∈ι)
,“p或者p”
,就是仅只叙H F H Q M F说了“p”。
例如,邓斯司各脱原则在任何合理的意义上都不W是重言式。)
58式的逆蕴涵式CδHpδqCNpq是与前一公式一起被给予的,它使我们有可能用CNpq去代换Hpq。
的确,我们只要用替代规则和分离规则就能证明下述一般定理:(C)如果p和R是任何不包含δ的有意义的表达式,并且CδpδR是被断定的,那末,CδpδR也同样应当被断定。
证明:(D)CδPδR
δCδ‘δP×(E)
](E)CCδPδPCδRδP
δCCδPδ‘CδRδP×(F)
](F)CCδPδPCδRδPCδPδRCδRδP(F)×C(E)—C(D)—(G)
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49。模态逻辑的四值系统A 332
(G)CδRδP。
所以,如果p和R不包含δ,并且其中一个可以解释为定义项而另一个为被定义项,那末,显然,任何具有CδPδR形式的被断定的表达式都是一个定义,因为p到处可以为R所代换,而R也到处可以为p所代换,这恰恰就是一个定义所具有的特性。
49。模态逻辑的四值系统A模态逻辑的每一系统都必须包含基本模态逻辑以作为自己的固有部分,即必须在它的断定命题中包含M-公理:CpMp,PCMpp和PMp,与L-公理:CLp,PCpLp和PNLp。
容易看到,M和L与二值演算中的四个函子V,S,N和F的任何一个都是有区别的。
M不能是V,因为Mp是被排斥的,而Vp=Cpp却被断定;它也不能是S,因为CMpp是被排斥的,而CSp=Cpp却被断定,它也不能是N和F,因为CpMp被断定,而CpNp和CpFp=CpNCpp却被排斥。
这对于L也同样如此。
函子M和L在二值逻辑中不能得到解释。
所以,任何模态逻辑系统都应当是多值的。
另外还有一种观点,它也导致同样的结果。
如果我们跟亚里士多德一样,承认某些未来的事件(例如海战)是偶然的,那末,今天陈述这些事件的命题就既不能是真的,也不能是假的,因此要有区别于1和0的第三个真值。
根据这个观念,并且借助于真值表方法(我从皮尔士和施累德那里熟悉了这种方法)
,我在1920年建立了三值的模态逻辑系统,后来又在
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432第七章 模态逻辑系统
1930年的论文中发展了这个系统。
①今天我已了解到,这个系统不能满足我们关于模态的全部直觉,因而应当为下面所描述的系统所代替。
我的意见是:在任何模态逻辑中都应当保存古典的命题演算。
这种演算至今仍然表明它的确实性和有效性,而不应当毫无根据将它弃之一边。
万幸得很,古典命题演算不仅有一个二值的真值表,而且还有足够的多值真值表。
我曾试图将最简单的,对C—N—δ—P系统为足够的多值真值表,即四值真值表运用于模态逻辑,并且成功地获得了预期的结果。
正如我们在第46节所看到的那样,真值表M2的元素是一对值1和0,它从下述等式推出N的真值:(z)N(a,b)=(Na,Nb)。
表达式“(Na,Nb)”是一般形式(∈a,b)的特殊情况,这\里∈和具有二值演算中的V,S,N和F等函子作为真值。
\因为∈的四个值中的每一个都可以和的四个值中的每一个\相组合,我们就得出16种组合,这16种组合定义四值演算中具有一个主目的16个函子。
我在其中找到两个函子,每一个都能代表M。
这里我定义其中一个,而另一个我将在以后再讨论。
(α)M(a,b)=(Sa,Vb)=(a,Cb)
①杨卢卡西维茨《论三值逻辑》(OlogicetrójwartosDciowej)
,载《哲学进W展》《Ruch
Filozoficzny》,第五卷利沃夫(Lwów)
,1920;杨卢卡西维茨《命W题演算多值系统的哲学考察》(Philosophische
Bemerkungen
zumehrwertiCgen
systemendes
Ausagenkalküls)
,载《华沙科学与文学学会会刊》,第十三卷cl。
3,1930。
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49。模态逻辑的四值系统A 532
在(α)的基础上我得出M的真值表M7,我用在第46节中所说的同样的简化法将M7变为真值表M8,即:(1,1)=1,(1,0)=2,(0,1)=3和(0,0)=0。
这样,在得出M的真值表以后,我选择C,N和M作为基本词项,并且将我的模态逻辑系统建立在下述四个公理之上:51。
CδpCδNpδq
CpMp
CMppP7。
推论的规则是关于断定的表达式和排斥的表达式的替代规则和分离规则。
Lp是依靠δ定义引入的:C64。
CδNMNpδLp。
这表示:“NMNp”在任何地方都可以为“Lp”所替换,而反过来,“Lp”在任何地方也可以为“NMNp”所替换。
同样的模态逻辑系统也可以在下述基础上建立:使用C,N和L作为基本词项,以及公理:51。
CδpCδNpδq
CpLpP8。
NLp,
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632第七章 模态逻辑系统
和M的δ定义:C65。
CδNLNpδMp。
M9是这个系统的充分足够的真值表:
我希望,在经过上述解释之后,每一个读者都可以借助于这个真值表去验证属于这个系统的任何公式,即证明断定的公式和否证排斥的公式。
可以证明,这个系统在这样的意义上说是完全的,即属于这个系统的每一个有意义的表达式都是可以判定的,它或者被断定,或者被排斥。
它在这样的意义上说也是一致的,即无矛盾的,这就是说任何一个有意义的表达式不能同时既被断定又被排斥。
这一个公理的集合是独立的。
我想强调一下,这个系统的公理完全是自明的。
带有δ的公理应当为所有接受古典命题演算的逻辑学家所熟悉;带有M的公理也应当断定为真;推论的规则同样是自明的。
在这个系统中所有正确推出的结果都应当为接受这些公理和推论规则的人所允许。
没有真正的理由可以用来反对这个系统。
我们也将看到,这个系统排斥了所有关于模态逻辑所引出的错
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50。必然性和模态逻辑的四值系统A 732
误推论,解释了亚里士多德模态三段论中的困难,并且揭示了一系列意外的、对于哲学具有重大意义的逻辑事实。
50。必然性和模态逻辑的四值系统A在第六章结尾时指出过两个重大的困难:第一个是与亚里士多德承认有断定的必然命题相联系,第二个是与他承认有断定的偶然命题相联系,现在让我们解决第一个困难。
如果将所有分析命题都看作是必然真的命题,那末,最典型的分析命题——同一性原则Fx——也应当看作是必然真的命题。
正如我们已经看到的那样,这就会导致这样错误的结论,即任何两个个体,如果它们是同一的,它们就必然是同一的。
这个结论是不能从我们的模态逻辑系统推论出来的,因为可以证明:在这个系统中任何一个必然命题都不是真的。