Кіріспе
Математикалық логикадағы функция есептеу функциялары жиынының нөмірленуі. Математикалық логикада Гёдель нөмірлеуі – бұл әрбір символға және белгілі бір формальды тілдің дұрыс құрылған формуласына оның Гёдель саны деп аталатын бірегей табиғи санды тағайындайтын функция. Бұл ұғымды Курт Гёдель өзінің толық еместік теоремаларын дәлелдеу үшін әзірледі. Гёдель нөмірлеуін математикалық жазудың әрбір символына сан тағайындалатын кодтау ретінде қарастыруға болады, содан кейін табиғи сандар тізбегі символдар тізбегін көрсете алады. Бұл табиғи сандар тізбектерін қайтадан бір ғана табиғи санмен бейнелеуге болады, бұл оларды арифметиканың формальды теорияларында қолдануды жеңілдетеді. 1931 жылы Гёдельдің мақаласы жарияланғалы бері "Гёдель нөмірлеуі" немесе "Гёдель коды" термині математикалық объектілерге табиғи сандарды жалпылай тағайындау үшін қолданылады.
numberings of the set of computable functions
In mathematical logic, a Gödel numbering is a function that assigns to each symbol and well formed formula of some formal language a unique natural number, called its Gödel number. The concept was developed by Kurt Gödel for the proof of his incompleteness theorems. A Gödel numbering can be interpreted as an encoding in which a number is assigned to each symbol of a mathematical notation, after which a sequence of natural numbers can then represent a sequence of symbols. These sequences of natural numbers can again be represented by single natural numbers, facilitating their manipulation in formal theories of arithmetic. Since the publishing of Gödel's paper in 1931, the term "Gödel numbering" or "Gödel code" has been used to refer to more general assignments of natural numbers to mathematical objects.
Қарапайымша сипаттама
Гёдель жүйедегі әрбір мәлімдемені табиғи санмен (оның Гёдель саны) көрсетуге болатынын атап өтті. Бұл аталымның маңызы – мәлімдеменің шындық немесе жалғандық сияқты қасиеттері, оның Гёдель санының белгілі бір қасиеттеріне ие болуына байланысты анықталады. Бұл сандар өте үлкен болуы мүмкін, бірақ бұл кедергі емес; маңыздысы – мұндай сандарды құрастыруға болады. Қарапайым тілмен айтқанда, ол жүйеде жасала алатын әрбір формула немесе мәлімдемеге бірегей сан тағайындайтын әдіс ойлап тапты, осылайша формулалар мен Гёдель сандарын механикалық түрде бір-біріне айналдыруға болады. Мұны көптеген тәсілмен істеуге болады. Мысалы, ағылшын тілі компьютерлерде ASCII арқылы сандар тізбегі ретінде сақталады. ASCII кодтары 0-ден 127-ге дейін болғандықтан, оларды 3 ондық таңбаға дейін толықтырып, содан кейін біріктіру жеткілікті: Сөзді білдіреді. Логикалық формуланы білдіреді.
The word is represented by The logical formula is represented by .
Гёдель кодтамасы
сандық айнымалылар қасиеттік айнымалылар Символ 0 s ¬ ∨ ∀ ( ) x1 x2 x3 P1 P2 P3 Сан 1 3 5 7 9 11 13 17 19 23 289 361 529 +Гёдельдің бастапқы кодтамасы Гёдель жайқы сандарға жіктеуге негізделген жүйені қолданды. Ол ең алдымен өзі жұмыс істеген арифметиканың формальді тіліндегі әрбір негізгі символға бірегей табиғи санды тағайындады. Толық формуланы, яғни символдар тізбегін кодтау үшін Гёдель келесі жүйені пайдаланды. Оң бүтін сандар тізбегі берілген жағдайда, тізбектің Гёдель кодтамасы – тізбектегі олардың сәйкес мәндеріне дейін көтерілген алғашқы n жай санның көбейтіндісі: Арифметиканың негізгі теоремасына сәйкес, кез келген сан (осылайша алынған сан да) жай факторларға бірегей түрде жіктеледі, сондықтан бастапқы тізбекті оның Гёдель санынан қалпына келтіруге болады (кодтауға арналған n символ саны берілген жағдайда). Гёдель осы схеманы екі деңгейде қолданды: біріншісі – формулаларды көрсететін символдар тізбегін кодтау үшін, екіншісі – дәлелдерді көрсететін формулалар тізбегін кодтау үшін. Бұл оған табиғи сандар туралы мәлімдемелер мен табиғи сандар туралы теоремалардың дәлелденуі туралы мәлімдемелер арасындағы сәйкестікті көрсетуге мүмкіндік берді, бұл дәлелдің маңызды тұсы. Тізбектер үшін Гёдель нөмірлеуін құрудың күрделірек (және ықшам) тәсілдері де бар.
Gödel used a system based on prime factorization. He first assigned a unique natural number to each basic symbol in the formal language of arithmetic with which he was dealing. To encode an entire formula, which is a sequence of symbols, Gödel used the following system. Given a sequence of positive integers, the Gödel encoding of the sequence is the product of the first n primes raised to their corresponding values in the sequence:
According to the fundamental theorem of arithmetic, any number (and, in particular, a number obtained in this way) can be uniquely factored into prime factors, so it is possible to recover the original sequence from its Gödel number (for any given number n of symbols to be encoded). Gödel specifically used this scheme at two levels: first, to encode sequences of symbols representing formulas, and second, to encode sequences of formulas representing proofs. This allowed him to show a correspondence between statements about natural numbers and statements about the provability of theorems about natural numbers, the key observation of the proof. There are more sophisticated (and more concise) ways to construct a Gödel numbering for sequences.
Мысал
Нагель мен Ньюман қолданған нақты Гёдель нөмірлеуінде "0" символының Гёдель саны 6, ал "=" символының Гёдель саны 5 болып табылады. Осыған орай, олардың жүйесінде "0 = 0" формуласының Гёдель саны 26 × 35 × 56 = 243,000,000-ға тең.
Бірегейлік болмауы
Гёдель сандарының шексіз көп түрлері болуы мүмкін. Мысалы, K негізгі символ бар болса, осы символдар жиыны кері функциясы h арқылы биективті K-базалық сандар жүйесінің цифрлар жиынына шартты түрде бейнелену арқылы Гёдельдің балама нөмірлеуін құруға болады. n символдан тұратын формула сол кезде санға сәйкестендіріледі. Басқаша айтқанда, K негізгі символдар жиынын белгілі бір ретпен орналастыру арқылы, k-шы символ биективті K-базалық сандар жүйесінің k-шы цифрымен бірегей түрде сәйкес келеді, осылайша әр формула өзінің Гёдель санының мәнін білдіре алады. Мысалы, мұнда сипатталған нөмірлеуде K=1000.
In other words, by placing the set of K basic symbols in some fixed order, such that the th symbol corresponds uniquely to the th digit of a bijective base K numeral system, each formula may serve just as the very numeral of its own Gödel number. For example, the numbering described here has K=1000.
Қайталану
Гёдель нөмірлеуін пайдаланып, мәндер бағытымен рекурсия арқылы анықталған функциялардың, іс жүзінде примитивті рекурсивті функциялар екенін көрсетуге болады.
Жалпылау
Есептеу теориясында "Гёдель нөмірлеуі" термині жоғарыда сипатталғаннан гөрі көбірек жалпы жағдайларда қолданылады. Ол мыналарды білдіре алады: формалды тіл элементтерінің кез келген сәйкестендірілуі табиғи сандарға, осы сандарды алгоритм арқылы өңдеу арқылы формалды тіл элементтерін өңдеуді имитациялау мүмкіндігімен. Көбірек жалпылай, саналатын математикалық объектінің, мысалы, саналатын топтың элементтерін табиғи сандарға сәйкестендіру, математикалық объектіні алгоритмдік түрде өңдеуге мүмкіндік беру үшін. Сондай-ақ, "Гёдель нөмірлеуі" термині кейде тағайындалған "сандар" шындығында жолдар (string) болған кезде қолданылады, бұл сандарды емес, жолдарды өңдейтін Тьюринг машиналары сияқты есептеу модельдерін қарастырғанда қажет.
Any assignment of the elements of a formal language to natural numbers in such a way that the numbers can be manipulated by an algorithm to simulate manipulation of elements of the formal language. More generally, an assignment of elements from a countable mathematical object, such as a countable group, to natural numbers to allow algorithmic manipulation of the mathematical object. Also, the term Gödel numbering is sometimes used when the assigned "numbers" are actually strings, which is necessary when considering models of computation such as Turing machines that manipulate strings rather than numbers.
Гёдель жиындары
Гёдель жиындары кейде жиындар теориясында формулаларды кодтау үшін қолданылады және Гёдель сандарына ұқсас, бірақ кодтау үшін сандардың орнына жиындар қолданылады. Егер формулаларды кодтау үшін тұқым қуалайтын шекті жиын қолданылса, бұл негізінен Гёдель сандарын пайдаланумен бірдей, алайда анықтау оңайрақ, себебі формулалардың ағаш тәрізді құрылымын жиындардың ағаш тәрізді құрылымымен модельдеуге болады. Гёдель жиындары шексіз тілдердегі формулаларды кодтау үшін де қолданылуы мүмкін.