วันศุกร์ที่ 30 กันยายน พ.ศ. 2554

ชาวเกาะครีตทุกคนเป็นคนโกหก ?

ชาวเกาะครีตทุกคนเป็นคนโกหก ?

ทฤษฎีบทความไม่สมบูรณ์ (incompleteness theorem)  เป็นทฤษฎีบทพื้นฐานทางคณิตศาสตร์ที่มีความสำคัญมาก  ซึ่งค้นพบโดยเกอเดล (Kurt Godel)  (ค.ศ. 1906-1978นักคณิตศาสตร์ชาวเชโกสโลวะเกีย

ทฤษฎีบทนี้มีบทบาทสำคัญและเป็นรากฐานของวิทยาศาสตร์ด้านตรรกะของคอมพิวเตอร์  ซึ่งศึกษาค้นคว้าทางตรรกะเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์

ทฤษฎีบท  ทฤษฎีบทความไม่สมบูรณ์ของเกอเดล
                สำหรับระบบสัจพจน์ (axiomatic system  เช่น  ทฤษฎีจำนวนธรรมชาติและทฤษฎีเซตที่ไมมีการขัดแย้ง  ระบบนั้นจะมีประพจน์ (proposition)  ที่ไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าถูกต้องหรือไม่ถูกต้อง

                ในสมัยก่อน  โดยทั่วไปทฤษฎีบทที่ได้รับการพิสูจน์ว่าถูกต้องทางคณิตศาสตร์แล้วจะไม่มีการตั้งข้อสงสัยอีก  และคิดกันว่าไม่ว่าเวลาจะผ่านไปนานเพียงใดก็จะไม่มีการโต้แย้งหรือล้มล้างได้

                ในปี  ค.ศ.  1900  ฮิลแบร์ต  ผู้ซึ่งมีชื่อเสียงมากในวงการคณิตศาสตร์ได้ชักชวนและขอความร่วมมือจากนักคณิตศาสตร์ทุกคนให้เข้าร่วมในโครงการที่เรียกว่า  โครงการของฮิลแบร์ต”  ซึ่งเป็นโครงการขนาดใหญ่ที่มีวัตถุประสงค์เพื่อแสดงความสมบูรณ์แบบทางตรรกะของคณิตศาสตร์  โดยจะพยายามพิสูจน์ให้ได้อย่างสมบูรณ์ว่า  ทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ไมมีความขัดแย้งกันโดยสิ้นเชิง  ไม่ว่าจะเป็นปัญหาใดก็ตาม  จะสามารถตัดสินว่าจริงหรือไม่จริงได้”  ซึ่งในสมัยนั้นโครงการของฮิลแบร์ตได้รับความสนใจจากทั่วโลก

                แต่เกอเดลกลับมีข้อพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์ว่า  ทฤษฎีทางคณิตศาสตร์นั้นไม่สมบูรณ์  และไม่มีทางที่จะสมบูรณ์แบบได้”  ไม่ทราบว่ามีแต่ผมคนเดียวหรือเปล่า  ที่อยากจะเห็น
ฮิลแบร์ตตกใจกับข้อพิสูจน์ของเกอเดลในตอนนั้น ?

                ตัวอย่างที่ใช้อธิบายทฤษฎีบทความไม่สมบูรณ์ดังกล่าว  ได้แก่สัจพจน์ต่อไปนี้
                                คนชราชาวครีตคนหนึ่งได้พูดว่า   ชาวครีตทุกคนเป็นคนโกหก
                ลองพิจารณาดูว่า  ชาวครีตจะเป็นคนโกหกอย่างที่คนชรานี้พูดไว้จริงหรือ ?
                ถ้าทุกคนเป็นคนโกหก  ก็จะเป็นว่าคนชราคนนี้พูดความจริง  ซึ่งก็จะทำให้เกิดข้อขัดแย้งกับคำพูดที่ว่าชาวครีตทุกคนเป็นคนโกหก  ในทางตรงกันข้ามถ้าชาวครีตทุกคนไม่โกหก  ก็จะกลายเป็นว่าคนชรานั้นพูดโกหก  ซึ่งก็จะเกิดเป็นข้อขัดแย้งอีกเช่นกัน
               
                แล้วถ้าอย่างนั้นชาวครีตทุกคนโกหกหรือไม่โกหกกันแน่ ?
                คำตอบคือ  ไม่สามารถชี้ได้ว่าถูกต้องหรือไม่ถูกต้อง

                เกอเดลได้นำ  การที่มีประพจน์ที่ไม่สามารถพิสูจน์ได้  มาชี้ให้เห็นและทำให้เป็นรูปแบบของทฤษฎีบทความไม่สมบูรณ์”      

เกร็ดความรู้เพิ่มเติม

เกี่ยวกับเกอเดล

                ในทางคณิตศาสตร์มักจะมีการเขียนแสดงด้วยข้อความหรือสูตรในลักษณะที่ว่า  ถ้า  แล้ว  B”  ซึ่งการเขียนแสดงในลักษณะนี้จะเรียกว่า  ประพจน์  สามารถเขียนแทนทางคณิตศาสตร์ได้เป็น  “A->B”  จากนั้นก็จะแยกประพจน์ที่เป็นไปตามนั้นว่าเป็น  จริง”  และประพจน์ที่ไม่เป็นไปตามนั้นว่าเป็น  เท็จ

                แต่เกอเดลได้พิสูจน์ทางคณิตศาสตร์ว่า  มีประพจน์ที่ไม่ได้เป็นทั้ง  จริง”  และ  เท็จ”  คือเป็นประพจน์ที่  ไม่สามารถพิสูจน์ได้  รวมอยู่ด้วย

                ลองอธิบายทฤษฎีบทของเกอเดลด้วยปฏิทรรศน์ของริชาร์ด (Richard’s paradox)  โดยให้ x เป็นจำนวนธรรมชาติ  แล้วลองพิจารณาเงื่อนไขต่าง ๆ ในระบบสัจพจน์ของจำนวนธรรมชาติดู

(**ปฏิทรรศน์  หรือ  พาราด็อกซ์ (paradox)  คือ  ประโยคหรือกลุ่มของประโยคที่เป็นจริงอย่างชัดเจนแต่นำไปสู่ความขัดแย้งในตัวเองหรือสถานการณ์ที่อยู่นอกความคิดทั่วไป  โดยทั่วไปแล้วอาจเป็นไปได้ว่า  ประโยคดังกล่าวนี้แท้จริงแล้วอาจไม่ได้นำไปสู่สภาวะขัดแย้ง  หรือผลลัพธ์ที่ได้อาจไม่ใช่ข้อขัดแย้งจริง ๆ หรือข้อกำหนดในตอนต้นอาจไม่จริงหรือไม่สามารถเป็นจริงพร้อมกันได้) (ข้อมูลจาก  http://th.wikipedia.org/wiki/)


                เงื่อนไข  1)  เป็นจำนวนคู่
                เงื่อนไข  2)  x2  เป็นจำนวนคู่
                เงื่อนไข  3)  เป็นคำตอบของสมการอันดับที่สอง
                                               
                                x2 – 4x + 3 = 0

                และอาจจะเขียนเงื่อนไขอย่างอื่นได้อีก  แต่จำนวนธรรมชาติ x ที่เป็นไปตามเงื่อนไขแต่ละข้อก็จะถูกจำกัด

                ต่อไปกำหนดหมายเลขให้เงื่อนไขเหล่านี้  และเขียนแทนเงื่อนไข  1  เป็น  C1(x)  เงื่อนไข  2  เป็น  C2(x)  แล้วเรียงเป็น

                C1(x), C2(x), C3(x), … , Cn(x), …                    …………………………….(1)

                เงื่อนไขที่  1  เมื่อให้  เป็น  1  แล้ว  C1(1)  จะได้ว่า  “1  เป็นจำนวนคู่”  ซึ่งไม่เป็นจริง  เมื่อเงื่อนไขที่  1  ให้  เป็น  2  แล้ว  C1(2)  จะได้ว่า  “2  เป็นจำนวนคู่”  ซึ่งเป็นจริง  และทำนองเดียวกันจะได้ว่าประพจน์  “C1(x) ->C2(x)”  จะเป็นจริง
               
                คราวนี้ลองพิจารณาเงื่อนไขว่า  “Cx(x) ไม่เป็นจริง”  เงื่อนไข  Cx(x)  ก็ต้องเป็นเงื่อนไขใดเงื่อนไขหนึ่งที่เรียงอยู่ใน  (1)  ดังนั้นจึงเขียนแสดงได้เป็น  Cj(x)  ได้  แล้วเมื่อแทน  x = j  ก็จะได้เป็นเงื่อนไข  Cj(j)  แต่ว่าจากเงื่อนไขเดิมที่  “Cx(x) ไม่เป็นจริง”  ดังนั้น  Cj(j)  ที่ได้จากการแทน       x = j  ก็จะเป็นประพจน์ที่ว่า  “Cj(j)  ไม่เป็นจริง”  ซึ่งจะเห็นได้ชัดเจนว่ามีความขัดแย้ง  (เพราะอย่างน้อย  C2(2)  ก็เป็นจริงที่เป็นอย่างนั้นเพราะว่าประพจน์ที่สร้างจากเงื่อนไขที่ไม่เป็นจริงนั้นย่อมไม่เป็นจริง  นั่นคือ  “Cx(x)  ไม่เป็นจริง”  ไม่เป็นจริง   เป็นการปฏิเสธซ้อนปฏิเสธ  จึงเป็นการประกาศว่าตัวประพจน์เองไม่เป็นจริง
               
                เกอเดลจึงได้เสนอว่าแทนที่จะใช้การเขียนแสดงเป็นเงื่อนไข “Cx(x) ไม่เป็นจริง”  แต่แสดงด้วยเงื่อนไข  “Cx(x) ไม่สามารถพิสูจน์ได้ จะเข้าใจได้ง่ายกว่า


... นายฉัตรชัย  ไชยราช  ... เลขที่ 2

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น