Кіріспе

Дуглас Хофстадтердің "Гёдель, Эшер, Бах" кітабындағы жұмбақ. MU жұмбағы – Дуглас Хофстадтер ұсынған және "Гёдель, Эшер, Бах" кітабында кездесетін, "МИУ" деп аталатын қарапайым формальды жүйеге қатысты жұмбақ. Хофстадтердің мақсаты – формальды жүйе ішіндегі (яғни теоремаларды шығару) ойлауды, формальды жүйенің өзі туралы ойлаумен салыстыру. MIU – Post канонды жүйесінің мысалы және оны тізбекті өңдеу жүйесі ретінде қайта жазуға болады.

Дәлел

Тек егер: Ешбір ереже жылжытпаса, санын өзгермейді, немесе кез келген таңбаны енгізбейді, , . Сондықтан, әр x 1 және 2 қасиеттеріне сәйкес келеді. Жоғарыда көрсетілгендей, ол 3-қасиетті де сақтайды. Егер: Егер x 1-ден 3-қасиеттерге сәйкес келсе, онда және x-тегі және сандарының саны болсын, және 3-қасиетіне сәйкес, санын 3-ке бөлуге болмайды, сондықтан, ол сан да бөлінбейді. Яғни, мынандай болсын және аксиомадан бастап, екінші ережені қолданып, рет қолданғанда , аламыз, себебі ол 3-ке бөлінеді. Үшінші ережені қолданып, рет қолданғанда , дәл , содан кейін бірнеше болады. Қажет болса, бірінші ережені бір рет қолдану арқылы санын жұп етуге болады. Төртінші ережені жеткілікті жиі қолдану арқылы барлық сандарын жоюға болады, осылайша , санымен аламыз. Үшінші ережені қолданып, үштік сандарды тиісті орындарда a-ға дейін азайту арқылы x-ті аламыз. Нәтижесінде, x саны -ден алынған.

Логикаға қатынасы

MIU жүйесі логикадағы бірнеше маңызды ұғымдарды аналогия арқылы көрсетеді. Оны формальды жүйеге ұқсастық ретінде қарастыруға болады – математикалық және логикалық ұғымдарды символдарды пайдалану арқылы қаптау. MI тізбегі бір аксиомаға ұқсас, ал төрт түрлендіру ережесі – тұжырымдама ережелеріне ұқсас. MU тізбегі және оны шығарудың мүмкін болмауы математикалық логикадағы бір мәлімдемеге ұқсас, оны формальды жүйемен дәлелдеуге не жоққа шығаруға болмайды. Бұл, сондай-ақ, символдардың "синтаксистік" деңгейіндегі және мағыналардың "семантикалық" деңгейіндегі түсіндіру арасындағы қарама-қайшылықты көрсетеді. Синтаксистік деңгейде MU жұмбағының шешілмейтіні туралы ешқандай білім жоқ. Жүйе ештеңеге сілтеме жасамайды: ол тек мәнсіз тізбектерді қамтитын ойын. Жүйеде жұмыс істейтін алгоритм MU-ны алуға тырысу үшін барлық жарамды символдар тізбегін біртіндеп жасай алады, және ол ешқашан табысқа жетпесе де, ол мәңгі іздейді, бұл ізденіс бекер екенін ешқашан түсінбейді. Бірақ, адам ойыншы бірнеше әрекеттен кейін, бұл жұмбақ шешілмейтін болуы мүмкін деген күдікке іліге бастайды. Ол содан кейін "жүйеден шығып", жүйеде жұмыс істемей, жүйе туралы ойлана бастайды. Соңында, жүйенің қандай да бір жағынан үшке бөліну туралы екенін түсінеді. Бұл жүйенің "семантикалық" деңгейі – жүйенің табиғи түрде қол жеткізген мағына деңгейі. Осы деңгейде MU жұмбағының мүмкін емес екені көрінеді. MIU жүйесінің өзі туралы фактілерді білдіре алмайтыны немесе шығара алмайтыны, мысалы, MU-ны шығара алмайтыны, оның қарапайымдылығының салдары. Дегенмен, математикалық логика жүйелері сияқты күрделі формальды жүйелерде мұндай мүмкіндік болуы мүмкін. Бұл – Гёдельдің толық емес теоремасының негізгі идеясы.

Педагогикалық пайдалану

Сюзанна С. Эпп өзінің "Дискретті математика және қолданыстары" атты оқулығында рекурсивті анықтамалар ұғымын енгізу үшін МУ жұмбағын пайдаланады және тиісті тарауды GEB кітабынан алынған цитатамен бастайды.