Кіріспе

Шешімдік мәселенің жауабын алудың тиімді әдісі бар ма? Логикада, дұрыс/жалған шешімдік мәселе, егер дұрыс жауапты алуға тиімді әдіс болса, шешімді деп аталады. Нөлдік ретті логика (ұсыныс логикасы) шешімді, ал бірінші ретті және жоғары ретті логикалар шешімсіз. Логикалық жүйелер шешімді болады, егер олардың логикалық тұрғыдан дұрыс формулалар (немесе теоремалар) жиынына жататындығын тиімді анықтауға болады. Белгілі бір логикалық жүйедегі теория (логикалық салдар бойынша жабық тұжырымдар жиыны) егер кез келген формуланың теорияға жататындығын анықтаудың тиімді әдісі болса, шешімді болады. Көптеген маңызды мәселелер шешімсіз, яғни олардың жататындығын анықтаудың тиімді әдісі жоқ екені дәлелденген (барлық жағдайларда шекті, бірақ мүмкін өте ұзақ уақыттан кейін дұрыс жауап беруге болатын).

Логикалық жүйенің шешілу мүмкіндігі

Әрбір логикалық жүйеде синтаксистік компонент болады, ол басқа нәрселермен қатар, дәлелдеме ұғымын анықтайды, сондай-ақ логикалық жарамдылық ұғымын анықтайтын семантикалық компонент болады. Жүйенің логикалық жарамды формулалары кейде жүйенің теоремалары деп аталады, әсіресе бірінші реттік логика контекстінде, онда Гёдельдің толықтық теоремасы семантикалық және синтаксистік салдардың эквиваленттігін белгілейді. Басқа жағдайларда, мысалы, сызықтық логикада, жүйенің теоремаларын анықтау үшін синтаксистік салдар (дәлелдеме) қатынасы қолданылуы мүмкін. Логикалық жүйе шешімді болады, егер кез келген формуланың жүйенің теоремасы екенін анықтауға тиімді әдіс болса. Мысалы, сөйлемдік логика шешімді, себебі шындық кестесі әдісін қолдану арқылы кез келген сөйлемдік формуланың логикалық жарамдылығын анықтауға болады. Бірінші реттік логика, әдетте, шешімсіз; атап айтқанда, теңдік және кемінде екі немесе одан көп аргументі бар бір немесе бірнеше предикаттарды қамтитын кез келген қолтаңбадағы логикалық жарамдылықтар жиыны шешімсіз. Бірінші реттік логиканы кеңейтетін логикалық жүйелер, мысалы, екінші реттік логика және типтер теориясы да шешімсіз болып табылады. Дегенмен, сәйкестік принципімен монадтық предикат есептеуінің жарамдылығы шешімді. Бұл жүйе функциялық символдары жоқ және теңдіктен басқа қатынас символдары бір аргументтен аспайтын қолтаңбалармен шектелген бірінші реттік логика болып табылады. Кейбір логикалық жүйелерді тек теоремалар жиынымен толыққанды көрсету мүмкін емес. (Мысалы, Клини логикасында мүлдем теоремалар жоқ.) Мұндай жағдайларда, логикалық жүйенің шешімділігін анықтау үшін баламалы анықтамалар жиі қолданылады, олар формулалардың жарамдылығынан гөрі жалпырақ нәрсені анықтауға тиімді әдіс іздейді; мысалы, реттіліктердің жарамдылығы немесе логиканың {(Г, A) | Г ⊢ A} салдарлары.

Теорияның шешілу мүмкіндігі

Теория – формулалар жиынтығы, көбінесе логикалық салдар бойынша жабық деп есептеледі. Теорияның шешілмелідігі – теорияның қолтаңбасындағы кез келген формула берілгенде, формула теорияның мүшесі ме, жоқ па, дегенге шешім қабылдайтын тиімді процедураның бар-жоғымен анықталады. Теорияның шешілмейтін болу мәселесі, теория аксиомалардың белгілі бір жиынының логикалық салдары жиынтығы ретінде анықталғанда туындайды. Теориялардың шешілмелідігі туралы бірнеше негізгі нәтижелер бар. Кез келген (парадоксалды емес) қайшы теория шешілмелі болады, себебі теорияның қолтаңбасындағы кез келген формула теорияның логикалық салдары болып табылады, демек теорияның мүшесі болады. Кез келген толық, рекурсивті санамаланған бірінші реттік теория шешілмелі болады. Шешілмелі теорияның кеңейтілуі шешілмейтін болуы мүмкін. Мысалы, сөйлемдік логикада шешілмейтін теориялар бар, бірақ жарамдылықтар жиыны (ең кіші теория) шешілмелі. Егер кез келген тұрақты кеңейтілуі шешілмейтін болса, онда мұндай дәйекті теория негізінен шешілмейтін теория деп аталады. Шындығында, кез келген тұрақты кеңейтілу негізінен шешілмейтін болады. Далалар теориясы шешілмейтін, бірақ негізінен шешілмейтін емес. Робинсон арифметикасы негізінен шешілмейтін болып табылады, сондықтан Робинсон арифметикасын қамтитын немесе түсіндіретін кез келген дәйекті теория да (негізінен) шешілмейтін болады. Шешілмелі бірінші реттік теориялардың мысалдары – нақты жабық далалар теориясы және Пресбургер арифметикасы, ал топтар теориясы мен Робинсон арифметикасы – шешілмейтін теориялардың мысалдары.

Жартылай ажырағыштық

Теорияның немесе логикалық жүйенің шешілмеушіліктен әлсіз қасиеті – жартылай шешілмеушілік. Теория, егер кез келген формула берілгенде, оның нәтижесі формула теорияда болса оң болып келсе, әйтпесе ешқашан нәтиже бермесе немесе теріс нәтиже берсе, жартылай шешілетін болып табылады. Логикалық жүйе, егер теоремалар тізбегін құрудың анықталған әдісі болса, онда әрбір теорема соңында құрылатын болса, жартылай шешілетін болады. Бұл шешілетіндіктен өзгеше, себебі жартылай шешілетін жүйеде формула теорема емес екенін тексеруге тиімді процедура болмауы мүмкін. Кез келген шешілетін теория немесе логикалық жүйе жартылай шешілетін, бірақ жалпы жағдайда керісінше дұрыс емес; теория, егер және тек ол және оның толықтығы жартылай шешілетін болса ғана шешілетін болады. Мысалы, бірінші реттік логиканың логикалық дұрыстықтар жиыны V жартылай шешілетін, бірақ шешілмейтін. Бұл жағдайда, себебі кез келген формула А үшін А V-да жоқ па, жоқ па, оны анықтауға тиімді әдіс жоқ. Сол сияқты, бірінші реттік аксиомалардың кез келген рекурсивті санамалы жиынының логикалық салдары жиыны жартылай шешілетін болып табылады. Жоғарыда келтірілген шешілмейтін бірінші реттік теориялардың көптеген мысалдары осы формада.

Толықтығымен байланыс

Шешімділік толықтықпен шатастырылмауы керек. Мысалы, алгебралық жабық өрістер теориясы шешімді, бірақ толық емес, ал + және × амалдары бар тілдегі оң және нөлдік бүтін сандар туралы барлық бірінші реттік дұрыс мәлімдемелер жиыны толық, бірақ шешілмейтін. Өкінішке орай, терминологиялық дұрыс емес қолданыс ретінде "шешілмейтін мәлімдеме" термині кейде тәуелсіз мәлімдемеге синоним ретінде қолданылады.

Есептеуге қабілеттілікпен байланысы

Шешілетін жиын түсінігі сияқты, шешілетін теорияның немесе логикалық жүйенің анықтамасы тиімді әдістер немесе есептелетін функциялар арқылы берілуі мүмкін. Бұл екеуі Чирч тезисіне сәйкес, әдетте тең деп есептеледі. Расында, логикалық жүйенің немесе теорияның шешілмейтіндігін дәлелдеу үшін есептеудің формалды анықтамасы қолданылады, осы арқылы тиісті жиынның шешілмейтін жиын емес екені көрсетіледі, содан кейін Чирч тезисі қолданылып, теорияның немесе логикалық жүйенің ешқандай тиімді әдіспен шешілмейтіні дәлелденеді (Эндертон 2001, 206-беттер).