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.

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.

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.

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.

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.

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.