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==== 哥德尔第一不完备定理(1931) ====
 
==== 哥德尔第一不完备定理(1931) ====
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'''现象''':任何"足够强"的一致可公理化理论 <math>T</math>(例如 [[皮亚诺公理|Peano 算术]],简写为PA)都不完备:存在一个句子 <math>\sigma</math>,使 <math>T</math> 既证不出 <math>\sigma</math>、也证不出 <math>\neg\sigma</math><ref name="godel1931">'''Gödel, K. (1931).''' Über formal unentscheidbare Sätze der Principia Mathematica und verwandter Systeme I. ''Monatshefte für Mathematik und Physik'', 38, 173–198.【Gödel 不完备定理(Gödel 不动点引理是其核心证明工具,见 §5.6.1)】【§5.7.4】</ref>。
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'''现象''':任何"足够强"的一致可公理化理论 <math>T</math>(例如 [[皮亚诺公理|Peano 算术]],简写为PA)都不完备:存在一个句子 <math>\sigma</math>,使 <math>T</math> 既证不出 <math>\sigma</math>、也证不出 <math>\neg\sigma</math><ref name="godel1931">'''Gödel, K. (1931).''' Über formal unentscheidbare Sätze der Principia Mathematica und verwandter Systeme I. ''Monatshefte für Mathematik und Physik'', 38, 173–198.【Gödel 不完备定理(Gödel 不动点引理是其核心证明工具,见 §[[#Gödel 不动点引理(对角引理)|5.6.1]])】【§[[#哥德尔第一不完备定理(1931)|5.7.4]]】</ref>。
    
'''术语——皮亚诺算术(PA)与 [[罗宾孙算术]](Q)''':'''PA''' 是 '''Peano 算术(Peano Arithmetic)'''的缩写,是'''一阶算术的标准公理系统''',用于形式化刻画自然数(<math>0, 1, 2, \ldots</math>)及其加法、乘法。它由意大利数学家皮亚诺(G. Peano(1889))的公理发展而来,包含:①常元 0;②后继运算 <math>S</math>(每个数有唯一后继,0 不是任何数的后继,后继相同则原数相同);③加法、乘法的递归定义;④'''归纳公理模式'''(induction schema:对任何一阶公式 <math>\phi</math>,若 <math>\phi(0)</math> 成立、且 <math>\phi(n) \Rightarrow \phi(n+1)</math>,则 <math>\phi</math> 对一切自然数成立)。PA 是哥德尔不完备定理的典型对象——它足够强(能在内部编码所有初等数论),又是可公理化的一致理论。而 '''Q([[罗宾孙算术]])'''是皮亚诺算术的一个'''弱化''':保留①—③、去掉归纳公理模式,只留极有限的几条公理,是"足以推出不完备定理的最弱理论"之一(后文 [[Myhill定理]]即用它)。
 
'''术语——皮亚诺算术(PA)与 [[罗宾孙算术]](Q)''':'''PA''' 是 '''Peano 算术(Peano Arithmetic)'''的缩写,是'''一阶算术的标准公理系统''',用于形式化刻画自然数(<math>0, 1, 2, \ldots</math>)及其加法、乘法。它由意大利数学家皮亚诺(G. Peano(1889))的公理发展而来,包含:①常元 0;②后继运算 <math>S</math>(每个数有唯一后继,0 不是任何数的后继,后继相同则原数相同);③加法、乘法的递归定义;④'''归纳公理模式'''(induction schema:对任何一阶公式 <math>\phi</math>,若 <math>\phi(0)</math> 成立、且 <math>\phi(n) \Rightarrow \phi(n+1)</math>,则 <math>\phi</math> 对一切自然数成立)。PA 是哥德尔不完备定理的典型对象——它足够强(能在内部编码所有初等数论),又是可公理化的一致理论。而 '''Q([[罗宾孙算术]])'''是皮亚诺算术的一个'''弱化''':保留①—③、去掉归纳公理模式,只留极有限的几条公理,是"足以推出不完备定理的最弱理论"之一(后文 [[Myhill定理]]即用它)。

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