什麼是一階邏輯(First-order Logic)

實際上,一階邏輯是一種形式系統(Formal System),即形式符號推理系統,也叫一階謂詞演算、低階謂詞演算(Predicate Calculus)、限量詞(Quantifier)理論,也有人稱其爲“謂詞邏輯”,雖然這種說法不夠精確。總之,不管怎麼說,一階邏輯就是一種形式推理的邏輯系統,是一種抽象推理的符號工具。

          我們要注意的是,一階邏輯不同於單純的“命題邏輯”(Proposition Logic),因爲,一階邏輯裏面使用了大量所謂“限量詞變量”(Quantified variables),比如:∃x(意思是存在一個變量x),限量詞符號“∃”是把字母“E”從左向右反轉過來產生的,其原本的意思的“Exist”(存在);而限量詞∀x(對所有的變量x),符號”∀“是將字母”A“從下向上反轉而產生的,其原本意思是”All“(所有、全部)。在這裏,邏輯符號”∃“和”∀“就是一階邏輯的”限量詞“(Quantifer)。實際上,在一階邏輯的文獻中,你會看到以下一階邏輯的邏輯表達式:

                                                 ∃x(Math(x)) → Prof(x)

注意:其中的箭頭符號”→“表示:”如果......,那麼......“的邏輯關係,而該邏輯表達式裏面的字符串”Matr”與“Prof”就是所謂的邏輯“謂詞”(可以任意賦值),也就是說,Math(x)的意思代表”x是數學家“,而謂詞“Prof(x)”表示”x是教授“。那麼,上述整個邏輯表達式的意思是:有一個(或存在一個)數學家x是教授,在嚴格意義上就是:如果x是數學家,那麼,他必定是教授。

           由此,我們可以大膽地設想,把整個數學理論內容用一階邏輯表達式全部寫出來,成果就像是一本”天書“,一般人很難看得懂。但是,布爾巴基學派偏要這樣做,否則,似乎不夠”意思“,不過”癮“。因此,我們能夠想像,在布爾巴基的《數學基礎叢書》裏面各種稀奇古怪的數學謂詞多得去了。對此,有人說,這純粹是形式主義,但是,也有人說,這就是現代數學的本來面目。

          在布爾巴基心目中 ,微積分就是在實數繫上的一種用一階邏輯表達的數學結構,什麼牛頓-萊布尼茲定理,其實都是一串一階邏輯的表達式,什麼”無限趨近“,什麼”趨於無窮大“,這些模棱兩可的糊塗說法統統不見了。倒黴的數學教員,不知如何是好。不過,仔細想想,用一階邏輯寫的教科書也很乾淨,什麼都寫的清清楚楚,一是一,二是二。在數學中用不着整天看別人的”眼色“過日子,是就是是,不是就是不是,口是心非完全沒有必要。

           學習一階邏輯的要點是:弄清楚存在限量詞”∃“與所有限量詞”∀“的正確用法,不要被邏輯表達式所迷惑。用一階邏輯表達式編寫數學教材,節約紙張,但是,學習起來很費腦筋。爲便於今後的閱讀,建議讀者很好的理解此文的內容。

          說明:對於我們而言,一階邏輯非常重要。今後,我們採用一邊閱讀,一邊學習的方式逐步交代一階邏輯的內容,大家不必擔心看不懂。

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