印符数论
印符数论(英语:Typographical Number Thoery,简称TNT),是一种用来描述自然数的形式公理系统,由侯世达在《哥德尔、埃舍尔、巴赫》一书中提出。TNT是皮亚诺算术的一种实现,侯世达以此来解释哥德尔不完备定理。
如同其他实现皮亚诺公理的系统,TNT是自指的。
数字
TNT并没有对每一自然数指定不同的符号,而是使用一种统一的方式来表示所有自然数。其中符号S可理解为“后继”之意。
零 0 一 S0 二 SS0 三 SSS0 四 SSSS0 五 SSSSS0
变元
为了表示不定项,TNT中使用了五个变元,分别为:
- a, b, c, d, e
通过添加撇号可以构造出更多的变元,如:
- a', b', c', a'', a'''
另外一种“简朴的”版本的TNT仅使用a与撇号表示变元:
- a', a'', a''', ...
操作符
加法与乘法
TNT中使用“+”表示加法、“·”表示乘法。因此“b加c”可表示为
- (b + c)
而“a乘d”则可以写为
- (a·d)
其中括号是必须的。此外加法与乘法都是二元运算,因而“a加b加c”改须写为
- ((a + b) + c)
或
- (a + (b + c))
等于
“=”在TNT中表示“等于”的概念,例如
- (SSS0 + SSS0) = SSSSSS0
在TNT中是一个真命题,表示“3加3等于6”。
否定
“~”表示否定之意,例如
- ~(SSS0 + SSS0) = SSSSSSS0
在TNT中是一个真命题,表示“3加3不等于7”。
其中否定是指逻辑非,例如“我在吃葡萄柚”的否定是“我不在吃葡萄柚”,而不是“我在吃葡萄柚以外的东西”。又比如,“电视开着”的否定是“电视没有开着”,而不是“电视关着”。
量词
TNT中使用了∀(全称量词,表示“任何”)与∃(存在量词,表示“存在”)两个量词。例如,
- ∀a:∀b:[ (a + b) = (b + a) ]
(“对任意数a与数b,a加b等于b加a”,或用更概括的说法为“加法是可交换的”)
- ~∃c:Sc = 0
(“不存在数c使得c加一等于零”,或用更概括的说法为“零不是任何数的后继”)
原子与命题陈述
命题演算中除原子符号外的所有符号都被用于TNT之中,并保持原来的解释。
原子则被关于相等陈述的串替代,如
1不等于2:
- ~ S0=SS0
2加3等于5:
- (SS0 + SSS0) = SSSSS0
2加2不等于3:
- ~[ (SS0 + SS0) = SSS0 ]
参考文献
- Hofstadter, Douglas R., Gödel, Escher, Bach: An Eternal Golden Braid, Basic Books, 1999 [1979], ISBN 0-465-02656-7.