Хавьер Фресан - Том. 22. Сон разума. Математическая логика и ее парадоксы

Разумеется, не все натуральные числа являются числами Гёделя для какой-либо формулы, но даже если кто-то скажет нам, что какое-либо число не соответствует никакой формуле арифметики, мы мгновенно сможем это проверить. Например, 15 = 3·5 не является числом Геделя для какой-либо формулы, так как по условиям «гёделизации» разложение числа на простые множители должно обязательно содержать первые простые числа без пропусков, а в разложении 15 отсутствует число 2. Число 1536 = 2 9·3 также не соответствует никакой формуле арифметики: хотя в его разложении присутствуют первые простые числа без пропусков, число 9 не соответствует ни одному из символов алфавита.

Подведем итог: описанная система кодификации позволяет сопоставить любой формуле (и любому доказательству) арифметики число, кодирующее всю ее структуру целиком. Кроме того, эта «математическая реакция» является обратимой в том смысле, что, разложив произвольное натуральное число N на простые множители, можно определить следующее.

1. Является ли N числом Гёделя для некоторой формулы.

2. Если число N соответствует некоторой формуле, то какой именно.

* * *

ГЁДЕЛЬ В ЛИТЕРАТУРЕ

В романе «Новые признания» (The new confessions) Уильяма Бойда главный герой снимает шедевр немого кино, однако его премьера остается незамеченной, так как в то же самое время появляются первые звуковые короткометражные фильмы. Лишь Курт Гёдель, который мимолетно появляется на страницах романа, признает талант режиссера.

В романе мексиканского писателя Хорхе Вольпи «В поисках Клингзора», опубликованном на десять лет позже, подруга главного героя, физика по имени Фрэнсис Бэкон, врывается на семинар Гёделя в Институте перспективных исследований и начинает кричать на него, обвиняя в неверности. Когда действие переносится в последние ряды аудитории, «профессор Гёдель объявляет, что не может продолжать занятия, и безудержно заливается слезами». Главным его конфликтом, объясняет автор устами фон Неймана, были не формально неразрешимые предложения, а «терзания от любви к проститутке — собственной жене». Эпизод «Новых признаний» выглядит правдоподобным, но сцена, описанная Вольпи, и жестока, и неправдоподобна.

Писатель Уильям Бойдсделал Курта Гёделяодним из героев своего романа «Новые признания».

* * *

Хотя мы уделили немало времени объяснениям гениального метода нумерации, на создание которого Гёделя вдохновили труды Лейбница, не следует забывать, что этот метод — лишь средство достижения цели: доказать, что в любой непротиворечивой и рекурсивно перечислимой системе аксиом существуют истинные, но недоказуемые высказывания. В начале этой главы мы указали, по какой схеме должно выполняться это доказательство: в парадоксе лжеца нужно заменить понятие истинности понятием доказуемости и получить самоотносимое утверждение, которое гласит: «я недоказуемо». Если противоречия не допускаются, то это утверждение должно быть истинным, следовательно, недоказуемым. Основная сложность, как мы уже указывали, заключается в том, чтобы найти арифметический эквивалент этого утверждения на метаязыке, в котором речь идет не о числах, а о математических теориях. Теперь в нашем распоряжении есть все необходимые методы, позволяющие это сделать. Далее мы попытаемся изложить важнейшие этапы доказательства Геделя максимально простым языком.

Нужно перевести на язык арифметики утверждение «я недоказуемо». Но что означает доказуемость утверждения в системе аксиом арифметики? Это означает, что существует доказательство, которое заканчивается нашим утверждением, то есть конечная последовательность формул, каждая из которых является либо аксиомой, либо получена из предыдущих формул с помощью правил вывода. Чтобы определить, является ли последовательность формул, которую мы обозначим Z , доказательством высказывания X , нужно показать, что Z строится по вышеуказанному правилу и что его последней формулой является именно X . Основная идея заключается в том, чтобы с помощью «гёделизации» сопоставить формулам X и Z числа Гёделя, которые мы будем обозначать строчными буквами х и z . Нам хотелось бы найти механизм D , который позволял бы для натуральных чисел х и z через определенное количество шагов дать ответ, является ли последовательность формул, соответствующая числу z , доказательством формулы с числом Гёделя х . Следовательно, высказывание D( х, z ) будет истинным, если Z доказывает формулу X , и ложным — в противном случае.