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直觉主义 Kripke 语义

Intuitionistic Kripke semantics · Kripke semantics for IPL

在信息增长的预序世界上用持久赋值和未来量化解释直觉主义联结词的语义。

条目类型
模型

形式陈述

直觉主义 Kripke 框架是一个非空预序 (W,),可视为满足自反与传递条件的Kripke 框架。赋值 V:PropP(W) 必须向上持久:

wV(p),wvvV(p).

它与直觉主义命题逻辑的公式共同构成模型。强迫关系 wA 递归定义为

wpwV(p),w,wABwA 且 wB,wABwA 或 wB,wABvw(vAvB).

因此

w¬Avw;(vA).

强迫具有单调性:若 wAwv,则 vA。证明对 A 结构归纳;原子使用赋值持久性,合取和析取逐分支继承,蕴涵则利用预序传递性把 v 的未来仍包含在 w 的未来中。

直觉

世界表示当前已经获得的信息,wv 表示 v 延伸 w。已证明的原子不能在信息增加后撤回,所以赋值必须持久。蕴涵则是一份面向所有未来扩张的承诺:无论以后何时获得 A 的证明,都能在那里得到 B

否定 ¬A 因而比“此刻 A 不真”强。它要求任何未来都不可能建立 A。当前没有证据既不等于已有反证,也不迫使排中律成立;这种区分由世界顺序和量词共同表达,而非由一张三值真值表表达。

析取与蕴涵展示两种不同的时间要求。wAB 必须在当前状态已经选定一边;仅仅知道每条未来分支最终会决定其中一边还不够,因为不同分支可能作出不同选择。wAB 则有意推迟检查:它准备好应对任何未来出现的 A 证据。一个联结词要求现在交付选择,另一个要求未来持续兑现转换,这正是递归条款而非口号给出的概念图像。

例子与边界

取两世界链 w0<w1,只在 w1 强迫原子 p。持久性成立,因为一旦到达 w1 就没有更高世界撤回 p。在 w0

w0p,

w0¬p,因为未来 w1 强迫 p。所以 w0p¬p。另一方面,没有任何 vw0 强迫 ¬pw0w1 而失败,w1 因已经强迫 p 而失败。因此

w0¬¬pw0p,

同一模型也反驳双重否定消去。

若允许 pw0 真、在 w1 假,原子单调性立刻失败,继而公式强迫不再随信息增长保持。若把 AB 改成只检查当前世界的经典真值条件,则未来新获得的 A 无需兑现 B,语义会退回局部布尔解释,不能再证明 IPL 的预期完备性。

预序中可能有 wvvw 的不同世界。单调性使它们强迫相同公式,可按互达关系取商得到偏序模型;因此使用预序或偏序通常不改变有效公式,但证明时仍需说明采用哪一约定。

推论与应用

IPL 对全部持久预序模型可靠且完备:

IPLAA 在每个直觉主义 Kripke 世界成立.

完备性可用饱和理论或 prime theory 构造典范世界;析取条款需要世界具有足够的 prime 性,不能把经典最大一致集证明逐字照搬。

有限树状 Kripke 模型常用于给 IPL 非定理提供反例,并支撑可判定性与中间逻辑研究。分支表示不同的相容信息扩张,不代表概率选择;若需要概率或时间,必须另加结构。

Gödel 翻译把这套持久语义编码进 S4:自反传递关系保留信息顺序,原子前的方框保证其真值向上稳定,蕴涵外的方框复现对全部未来的量化。该对应解释两套语义的桥梁,却不把 IPL 公式与模态公式视为同一语法对象。

参考资料
  • Saul A. Kripke, “Semantical Analysis of Intuitionistic Logic I,” in Formal Systems and Recursive Functions, North-Holland, 1965, pp. 92–130。
  • A. S. Troelstra and Dirk van Dalen, Constructivism in Mathematics: An Introduction, Vol. I, North-Holland, 1988, Chapter 2, Kripke semantics。
  • Michael Dummett, Elements of Intuitionism, 2nd ed., Oxford University Press, 2000, Chapter 5, Beth and Kripke semantics。
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