形式陈述
Kripke 框架是有序对
其中 是世界集, 是可达关系公理库可达关系Accessibility relation · Kripke accessibility relation在可能世界之间规定模态算子所量化方向的二元关系。。框架只规定世界及其邻接结构,不给任何命题变量赋真值。若 ,则在 解释 时必须检查 ;所有 -后继都满足 才能得到 。
框架 验证公式 ,记为 ,意为对 上每个允许的命题赋值 和每个 ,相应模型 都在 满足 。因此“框架有效”对赋值作全称量化,严格强于某一个模型恰好满足公式。
框架类 验证 ,记为 ,当且仅当其中每个框架都验证它。由某个框架类刻画的逻辑是
这一集合取决于允许的赋值与关系结构,而不取决于世界的名字。
直觉
框架像一座尚未填入内容的舞台:世界是位置,可达边规定每个位置能看见哪些位置。换一组命题赋值只是重新布置灯光与道具;若一个公式无论怎样布置都成立,才说明它捕捉了舞台结构本身。
这也解释了为什么关系公理能对应模态公理。要检测自反性,赋值可以故意让 在某个非自反世界为假、却在它看见的所有世界为真; 随即失败。公式不是直接读取“自反”这个标签,而是利用任意赋值探测缺少的边。
例子与边界
取线性框架
且没有其他边。它既不自反也不传递,因为 没有直接到 的边。加上三个自环只得到自反闭包,仍不自动包含 ;再加入这条边才同时满足当前有限图上的传递要求。
在单点框架 上有两种不同关系。若 ,则每个 都在 真,因为没有后继可作反例,而每个 都假。若 ,则 与 在 同真同假。世界数相同并不能决定模态行为,边才决定量化范围。
本库约定 非空。若允许空框架,则每个公式都会因“对所有世界”没有反例而框架有效,许多完备性和反模型陈述需要额外排除这个退化对象。另一个边界是:框架同构保留全部模态有效式,但非同构框架也可能拥有同一套有效式,所以有效式集合通常不能恢复原图。
推论与应用
给框架加入赋值便得到Kripke 模型公理库Kripke 模型Kripke model · Relational modal model在 Kripke 框架上为命题变量逐世界赋值而得到的模态语义模型。;模态满足关系公理库模态满足关系Modal satisfaction relation · Kripke semantics for modal logic递归规定模态公式在 Kripke 模型某一世界何时为真的关系。随后区分点满足、模型全局满足与框架有效。三层量词不可交换:某个点满足、某个固定赋值下所有点满足、所有赋值下所有点满足分别是逐步增强的断言。
模态逻辑 K公理库K 模态逻辑Modal logic K · System K由全部命题重言式、K 公理、modus ponens、代入与必然化生成的最小正规模态逻辑。由所有 Kripke 框架刻画。限制到自反、传递或等价关系框架会得到更强逻辑,因为允许的反模型减少。反过来,并非任意模态公理都有一个简单的一阶关系条件与之对应;“看起来像关系性质”不足以代替对应性证明。
在有限模型方法中,过滤法公理库Kripke 模型过滤法Kripke model filtration · Filtration method in modal logic按有限公式集的真值类型合并世界,并在商模型中保持这些公式满足性的有限化方法。会从模型构造有限商框架。若目标逻辑要求传递或 Euclidean 等性质,还必须选择能保持该框架类的过滤关系;仅仅把世界按公式真值合并,并不自动保留所有关系条件。
参考资料
- Patrick Blackburn, Maarten de Rijke, and Yde Venema, Modal Logic, Cambridge University Press, 2001, Chapter 2, relational models and frame validity。
- Alexander Chagrov and Michael Zakharyaschev, Modal Logic, Oxford University Press, 1997, Chapter 8, relational semantics。
- George E. Hughes and Max J. Cresswell, A New Introduction to Modal Logic, Routledge, 1996, Chapters 1–2。