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?杜國平 | 括號(hào)表示法:一種中國式表示法

 花間一酒壺 2023-06-07 發(fā)布于浙江
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中國社會(huì)科學(xué)院哲學(xué)研究所主辦

括號(hào)表示法:一種中國式表示法

杜國平 | 文

作者簡介

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杜國平,江蘇盱眙人,中國社會(huì)科學(xué)院哲學(xué)研究所智能與邏輯實(shí)驗(yàn)室主任、研究員,中國社會(huì)科學(xué)院大學(xué)哲學(xué)院二級(jí)教授、博士生導(dǎo)師,享受國務(wù)院政府特殊津貼專家。曾任南京大學(xué)哲學(xué)系副教授、教授,南京大學(xué)哲學(xué)系邏輯室主任,南京大學(xué)哲學(xué)系黨委委員?,F(xiàn)任中國邏輯學(xué)會(huì)會(huì)長、金岳霖學(xué)術(shù)基金會(huì)秘書長。主要從事邏輯學(xué)專業(yè)研究,研究方向?yàn)楝F(xiàn)代邏輯及其應(yīng)用。

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摘  要:邏輯常項(xiàng)是各種邏輯系統(tǒng)研究的核心,使用合適的方式表示邏輯常項(xiàng),可以為邏輯研究提供良好的技術(shù)工具和清晰的呈現(xiàn)方式。根據(jù)邏輯常項(xiàng)符號(hào)表示法的產(chǎn)生和發(fā)展歷程,可以將其歸納為三種形態(tài):自然語言表示法、符號(hào)表示法和形式化表示法。邏輯常項(xiàng)表示法的變遷,不僅決定著邏輯形態(tài)的呈現(xiàn)形式,而且決定著邏輯研究的持續(xù)和深入發(fā)展。中置法和前置法是國際邏輯學(xué)界通行的兩種主要的邏輯常項(xiàng)表示法,與之不同,作者受舍弗(H. M. Sheffer)函數(shù)和張清宇先生相關(guān)工作的啟發(fā),提出了一種新的邏輯常項(xiàng)表示法——括號(hào)表示法。在該表示法中,表示邏輯常項(xiàng)的符號(hào)只有一對(duì)左右括號(hào)。作者闡明在任意給定的邏輯系統(tǒng)中,只要使用一對(duì)括號(hào)就可以定義出該系統(tǒng)的所有邏輯常項(xiàng),彰顯了括號(hào)表示法強(qiáng)大的歸約功能和表達(dá)功能。作者還證明了括號(hào)表示法其形式語言表達(dá)的唯一性。在此基礎(chǔ)上,作者闡明:比起中置法,括號(hào)表示法表達(dá)更簡潔;比起波蘭表示法,括號(hào)表示法表達(dá)更清晰。括號(hào)表示法是一種整體表示法,是由中國學(xué)者提出并系統(tǒng)構(gòu)建的符號(hào)表示法,因此也可以稱為中國式表示法。

關(guān)鍵詞:邏輯常項(xiàng);括號(hào)表示法;中國式表示法;表達(dá)功能

邏輯學(xué)是研究推理有效性的學(xué)問。在具體的邏輯系統(tǒng)中,推理的有效性又集中體現(xiàn)于邏輯常項(xiàng)的推理有效性,因之,邏輯常項(xiàng)是邏輯研究的核心。使用恰當(dāng)?shù)姆?hào)表示邏輯常項(xiàng),可以為邏輯研究提供良好的技術(shù)工具和清晰的呈現(xiàn)方式。如何創(chuàng)新邏輯常項(xiàng)的符號(hào)表示法,為邏輯研究提供更加多元、更加適用的工具是邏輯研究的重要課題之一。本文擬在簡要?dú)w納分析不同形態(tài)邏輯表示法的基礎(chǔ)上,提出一種僅僅使用一對(duì)括號(hào)就可以表達(dá)所有邏輯常項(xiàng)的符號(hào)表示法,揭示其與中置法和前置法的表達(dá)差異,并闡明其強(qiáng)大的表達(dá)功能和基本表達(dá)特征。

一、邏輯研究的核心對(duì)象

不同邏輯系統(tǒng)研究不同范圍內(nèi)的邏輯。亞里士多德的詞項(xiàng)邏輯主要研究簡單性質(zhì)命題之間的推理關(guān)系,命題邏輯主要研究以命題為基本單位的若干命題之間的推理關(guān)系,謂詞邏輯則主要研究以個(gè)體詞和謂詞為對(duì)象的各種量詞之間的推理關(guān)系。

根據(jù)范圍的不同,現(xiàn)代邏輯研究一般首先要?jiǎng)?chuàng)制足以表達(dá)該范圍內(nèi)研究對(duì)象的符號(hào),即構(gòu)建形式語言。在命題邏輯中,需要三類基本的符號(hào):一類是表達(dá)各種不同命題的符號(hào),通常用小寫字母加下標(biāo)的形式表示,如p1、p2等等;一類是描述諸命題之間聯(lián)系的符號(hào),即命題聯(lián)接詞符號(hào),如否定符號(hào)┐、蘊(yùn)涵符號(hào)→等等;一類是確定命題之間結(jié)合先后順序的輔助性符號(hào),如左右括號(hào)( )等等。

在一階謂詞邏輯中,為了足以表達(dá)命題內(nèi)部結(jié)構(gòu)的諸對(duì)象,一般需要如下幾組符號(hào):

1.表達(dá)命題內(nèi)部結(jié)構(gòu)的符號(hào)。(1)表達(dá)個(gè)體對(duì)象的符號(hào);(2)表達(dá)個(gè)體對(duì)象性質(zhì)或者諸個(gè)體對(duì)象之間關(guān)系的符號(hào);(3)表達(dá)具有某種性質(zhì)或者關(guān)系的諸對(duì)象范圍的符號(hào),即量詞符號(hào)。

2.表達(dá)諸命題之間聯(lián)系的命題聯(lián)接詞符號(hào)。

3.表達(dá)命題間聯(lián)系之先后順序的符號(hào)。

由命題邏輯和一階謂詞邏輯可以看出,形式語言實(shí)際上主要包括三類符號(hào),第一類是描述研究范圍內(nèi)特定語言對(duì)象的符號(hào),如命題邏輯中的命題符號(hào)、一階謂詞邏輯中的個(gè)體對(duì)象符號(hào)和謂詞符號(hào)等;第二類是描述特定范圍內(nèi)具有推理屬性的符號(hào),如命題邏輯中的各種命題聯(lián)接詞符號(hào)、謂詞邏輯中的量詞符號(hào)、模態(tài)邏輯中的模態(tài)詞符號(hào)等;第三類是其他輔助性符號(hào),如描述命題之間結(jié)合先后順序的符號(hào)(通常使用各種括號(hào)表示)、個(gè)體詞之間的間隔符號(hào)(通常使用逗號(hào)等表示)等。第一類符號(hào)主要是描述特定范圍內(nèi)的研究對(duì)象,第二類符號(hào)描述的是特定范圍內(nèi)具有推理功能的邏輯對(duì)象。不難看出,真正表達(dá)各種推理功能的是第二類符號(hào),即通常所說的邏輯常項(xiàng)。所以,邏輯常項(xiàng)是不同邏輯系統(tǒng)的形式語言所要表達(dá)的關(guān)鍵對(duì)象。

邏輯研究的核心是推理,不同的邏輯系統(tǒng)研究的是不同邏輯常項(xiàng)的推理結(jié)構(gòu)和推理功能。因此,具體到各種邏輯系統(tǒng)之中,實(shí)際上邏輯常項(xiàng)是邏輯研究的核心對(duì)象。

二、符號(hào)表示法及其發(fā)展

由于邏輯常項(xiàng)在邏輯研究中的核心地位,邏輯常項(xiàng)符號(hào)表示法的發(fā)展伴隨著邏輯學(xué)發(fā)展的始終,并在根本上影響著邏輯學(xué)的最終樣態(tài)。這是因?yàn)榍‘?dāng)?shù)姆?hào)表示法可以方便我們以一種更加明晰的方式、更有效率地表達(dá)邏輯思想,并進(jìn)而構(gòu)建推理工具。

邏輯常項(xiàng)符號(hào)表示法的產(chǎn)生和發(fā)展我們可以將其歸納為三種形態(tài):

第一種形態(tài):自然語言表示法

邏輯常項(xiàng)的最初表達(dá)是使用自然語言表示的。

古希臘時(shí)期的亞里士多德在《前分析篇》中就使用如下語言表達(dá)常用的4種命題:

(1) A belongs to every B;

(2) A not belong to any B;

(3) A belongs to some B;

(4) A not belong to some B。

其中,大寫字母A、B分別表示命題的主項(xiàng)和謂項(xiàng),而“belongs to every”“not belong to any”“belongs to some”“not belong to some”則分別表示“都是”“都不是”“至少有些是”“并非都是”等4種邏輯常項(xiàng)。(參見張家龍,第318頁;亞里士多德,第62頁;cf.Barnes, 1995. p.4, 6, 24)

麥加拉-斯多葛學(xué)派深入地研究了命題邏輯,他們通過公理或推理規(guī)則研究了“否定”“不相容析取”“蘊(yùn)涵”等的推理規(guī)律。他們對(duì)于邏輯常項(xiàng)同樣是使用自然語言來表述的。如他們對(duì)“否定圖片”“合取圖片”“析取圖片”“蘊(yùn)涵圖片”等分別用自然語言“并非圖片”“并且圖片”“或者圖片”“如果圖片”等來表述。(cf.Mates, pp.29-182)中世紀(jì)的邏輯教科書中,一般也使用符號(hào)“和(et)”“或(vel)”“如果(si)”等來表示合取、析取和條件關(guān)系。(cf. Bonevac and Dever, pp.175-233; De Rijk, pp.159-191)

中國先秦時(shí)期的墨家研究“名”“辭”“說”之辯學(xué),他們對(duì)于邏輯常項(xiàng)也是使用自然語言來表達(dá)的。他們使用“或”來表示邏輯常項(xiàng)“部分是,但不全是”(“或也者,不盡也”),如《小取》中“馬或白者,二馬而或白也,非一馬而或白”。(孫詒讓,第421頁)他們使用“且”表達(dá)通常的時(shí)態(tài)關(guān)系“即將”,如《小取》中“且斗雞,非雞也;……且入井,非入井也;止且入井,止入井也”。(同上,第419頁)另外還有“假”等其他常項(xiàng)。

使用自然語言來表達(dá)邏輯常項(xiàng),其最大優(yōu)勢是直觀、容易理解。但是也存在缺陷,一是自然語言有歧義、含糊不清,二是作為研究對(duì)象的語言和用來研究的元語言混合在一起。

第二種形態(tài):符號(hào)表示法

對(duì)于前述亞里士多德研究的四種命題,中世紀(jì)的威廉·謝爾沃德、奧賽爾的拉姆貝特和西班牙的彼得等人分別使用大寫字母A、E、I、O來表示,這開辟了邏輯常項(xiàng)之符號(hào)表示的新紀(jì)元。之所以使用A、E、I、O來表達(dá),一個(gè)原因是為了便于記憶,A、I分別是拉丁文單詞“affirmo”(肯定)中的第一個(gè)和第二個(gè)元音字母,E、O分別是拉丁文單詞“nego”(否定)中的第一個(gè)和第二個(gè)元音字母。(參見波波夫、斯佳日金,第212-213頁)由此可見,A、E、I、O的使用雖然實(shí)現(xiàn)了邏輯常項(xiàng)由自然語言表示法到符號(hào)表示法的跨越,但是它在某種意義上實(shí)際是自然語言的一種簡寫,帶有明顯的由自然語言表示法到符號(hào)表示法的過渡痕跡。

邏輯常項(xiàng)符號(hào)表示法的使用使得邏輯常項(xiàng)的表示擺脫了自然語言的羈絆和束縛,其涵義更加明確、無歧義。

對(duì)邏輯常項(xiàng)符號(hào)表示法作出巨大貢獻(xiàn)的應(yīng)該是偉大的德國學(xué)者萊布尼茲。他提出了創(chuàng)建普遍語言和思維演算的構(gòu)想,在此構(gòu)想之下,萊布尼茲以符號(hào)“Non-A”“AB或A+B”“A∞B或A=B”等來表述“否定”“合取”“等值”等。(cf. Lenzen, pp.1-83)這開辟了使用符號(hào)來表示邏輯常項(xiàng)的新時(shí)代,這對(duì)后來邏輯學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用并影響深遠(yuǎn)直至今日。

十九世紀(jì)的邏輯學(xué)家皮爾士對(duì)邏輯常項(xiàng)的符號(hào)表示法做了大量的推進(jìn)工作。他以不同類型的符號(hào)來表達(dá)涉及的個(gè)體變?cè)⒑瘮?shù)和關(guān)系等,他區(qū)分了相容析取和不相容析取,并分別以不同的邏輯符號(hào)“x+, y”“x+y”來表述之。(cf. Peirce, 2010, pp.317-378)他還以符號(hào)“∑”“∏”來表達(dá)存在量詞和全稱量詞,使用∑ixi表示“xi+xj+xk+etc.”,使用∏ixi表示“xixjxk, etc.”。這些量詞可以重疊使用,如∑i∏j∑k等。(cf. Peirce, 1996, pp.608-632)

德國邏輯學(xué)家弗雷格使用其獨(dú)創(chuàng)的二維表意符號(hào)來表述邏輯常項(xiàng)。弗雷格區(qū)別觀點(diǎn)的表述和對(duì)觀點(diǎn)的斷定,他使用二維橫線表示內(nèi)容短線,即以“——”表示內(nèi)容短線,短線后是所表示的觀點(diǎn)內(nèi)容。二維符號(hào):

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表示表述觀點(diǎn)A;二維符號(hào):

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表示斷定觀點(diǎn)A。增加的垂直豎線“|”稱為斷定短線。

在此基礎(chǔ)上,他以內(nèi)容短線下加上垂直豎線,表示否定。即以:

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表示A的否定。以:

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表示A蘊(yùn)涵B。

通常的推理規(guī)則分離規(guī)則則表示為:由圖片圖片,可以得到:圖片

弗雷格還引入如下符號(hào)來表示全稱量詞:圖片。

上述符號(hào)表示“對(duì)于任一個(gè)體a,函數(shù)Ф (a)都成立。”(Frege, pp.1-82)

弗雷格邏輯常項(xiàng)的二維表示法使得符號(hào)同時(shí)具有語法和語義的雙重涵義,即弗雷格的符號(hào)表示法是一種形義兼具的表示法。(cf. ibid., pp.11-13)

一方面,弗雷格依據(jù)這一獨(dú)特的符號(hào)表示法,構(gòu)建了第一個(gè)現(xiàn)代謂項(xiàng)邏輯演算系統(tǒng),開辟了邏輯學(xué)發(fā)展的新時(shí)代,這成為了現(xiàn)代邏輯誕生的標(biāo)志性事件;另一方面,弗雷格的符號(hào)“雖然相當(dāng)精確,但因?yàn)槭嵌S的,因此很難掌握,也不便于應(yīng)用,從歷史上看,這就是造成弗雷格的《概念文字》在當(dāng)時(shí)未能產(chǎn)生很大影響的重要原因之一”。(鄭毓信,第52-53頁)

意大利數(shù)學(xué)家皮阿諾給出了一套非常簡潔的邏輯符號(hào)表示法:用符號(hào)“a∩b”“-a”“a∪b”“a?b”“a=b”來分別表示“合取”“否定”“析取”“蘊(yùn)涵”和“等值”,使用符號(hào)“x,y,……”表示全稱量詞,符號(hào)“a?x,y,……b”就表示“對(duì)任意的x,y,……,都有a蘊(yùn)涵b”。

皮阿諾創(chuàng)制的邏輯符號(hào)給羅素以極大啟發(fā),使得他將數(shù)學(xué)還原為邏輯的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)研究工作得以順利進(jìn)展。羅素和懷特海基于皮阿諾的符號(hào)系統(tǒng)創(chuàng)制了他們自己的邏輯符號(hào)系統(tǒng)。他們用符號(hào)“~p”“p∨q”分別表示“否定”“析取”,并以之作為初始聯(lián)結(jié)詞,定義引入其他聯(lián)結(jié)詞如“?”等。符號(hào)“p·q”“p?q”“p≡q”分別表示“合取”“蘊(yùn)涵”和“等值”。在此基礎(chǔ)上,他們以包含符號(hào)“p∨q”和“p?q”的公式,如“p∨p?p”“(q?r)?(p∨q?p∨r)”等作為公理,構(gòu)建了命題邏輯的公理系統(tǒng)。他以符號(hào)“(x)”“(?x)”分別表示“全稱量詞”和“存在量詞”。(cf.Russell, 1967a, pp.124-125; Russell, 1967b, pp.150-182)其析取詞符號(hào)“∨”和存在量詞符號(hào)“?x”直至今日仍然是被最廣泛使用的邏輯常項(xiàng)符號(hào)。

盡管一階謂詞邏輯演算是由弗雷格首創(chuàng)的,但是真正引起人們廣泛關(guān)注的是羅素和懷特海的《數(shù)學(xué)原理》,其中一個(gè)關(guān)鍵因素是羅素繼承并進(jìn)一步改進(jìn)了皮亞諾的符號(hào)表示法體系。

數(shù)學(xué)家希爾伯特和阿克曼在《數(shù)理邏輯原理》中給出了與羅素系統(tǒng)稍有差別的符號(hào)表示法系統(tǒng),其中至今被廣泛使用的差別之一是以“X→Y”取代“p?q”。《數(shù)理邏輯原理》與其符號(hào)表示法相關(guān)的是對(duì)命題邏輯、一階謂詞邏輯和二階謂詞邏輯進(jìn)行了區(qū)分,并分別給出了相應(yīng)系統(tǒng)的邏輯符號(hào)體系。(cf. Hilbert and Ackermann)

第三種形態(tài):形式化表示法

當(dāng)符號(hào)表示法中的符號(hào)不再僅僅表達(dá)某一個(gè)確定的邏輯常項(xiàng),符號(hào)的涵義僅僅由表達(dá)它的公式或者規(guī)則來唯一規(guī)定時(shí),這時(shí)的符號(hào)表示法就實(shí)現(xiàn)了向形式化表示法的華麗轉(zhuǎn)身。

英國數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家布爾創(chuàng)立了布爾代數(shù)。其中含有3個(gè)邏輯常項(xiàng)符號(hào):“×”“+”“-”,這些符號(hào)的意義僅僅由表達(dá)它的公式?jīng)Q定:(1)X+Y=Y+X,X×Y=Y×X;(2)X×(Y+Z)=(X×Y)+(X×Z),X+(Y×Z)=(X+Y)×(X+Z);(3)X+0=X,X×1=X;(4)X+(-X)=1,X×(-X)=0。這些常項(xiàng)并不表示某一個(gè)確定的涵義,只要對(duì)這些常項(xiàng)所給的解釋符合上述公式的規(guī)定,都可以作為這些常項(xiàng)的解釋。例如,可以將“×”“+”“-”解釋為集合論中的“交”“并”“補(bǔ)”運(yùn)算,也可以將“×”“+”“-”解釋為開關(guān)電路中的“串聯(lián)”“并聯(lián)”“開關(guān)”運(yùn)算,還可以將“×”“+”“-”解釋為邏輯運(yùn)算中的“合取”“析取”“否定”。布爾代數(shù)中的常項(xiàng)符號(hào)表示法就屬于形式化表示法。

現(xiàn)代邏輯各種形式系統(tǒng)中,所采取的基本都是語法和語義相分離的構(gòu)建模式。在這些形式系統(tǒng)中,邏輯常項(xiàng)的意義唯一地由表達(dá)它的公理和變形規(guī)則決定。例如,同樣是符號(hào)“┐”和“→”,在經(jīng)典命題邏輯中,其意義由公理“(┐A→B)→((┐A→┐B)→A)”等和規(guī)則“若A且A→B,則B”決定;而在直覺主義命題邏輯中,其意義則由公理“┐A→(A→B)”等和規(guī)則“若A且A→B,則B”決定。再如,對(duì)于模態(tài)聯(lián)接詞符號(hào)“□”在K、D、T、S4、S5等不同的系統(tǒng)中,由于表達(dá)“□”的公理不盡相同,其所表達(dá)的也是不同意義的“必然”。

綜觀邏輯常項(xiàng)符號(hào)表示法的產(chǎn)生和發(fā)展歷程,可以看出:歷史上的邏輯符號(hào)表示法經(jīng)歷了由自然語言表示法到人工語言表示法的發(fā)展歷程。人工語言表示法又經(jīng)歷了人工表意符號(hào)語言和形式化語言兩個(gè)階段。在世界三大邏輯發(fā)源地的早期邏輯研究中,都比較普遍地使用自然語言來研究推理關(guān)系。并且在古代中國的名辯研究、印度的因明研究中,這種傳統(tǒng)一直在保持著;只有在西方,邏輯表示法經(jīng)歷了由自然語言到人工語言的嬗變,并進(jìn)一步發(fā)展到形式化語言的新階段,也正是在西方,邏輯學(xué)獲得了持續(xù)而深入的不斷發(fā)展,并進(jìn)而誕生了現(xiàn)代邏輯。即使同樣是人工語言,相較于一般的符號(hào)表示法,形式化表示法推動(dòng)邏輯學(xué)研究實(shí)現(xiàn)了由基于推理實(shí)際的具體思維規(guī)律的描述性研究到基于結(jié)構(gòu)變換的純粹推理模式的規(guī)范性研究的轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變從根本上改變了邏輯的樣貌,拓展了邏輯研究的廣度和深度。

由此可見,邏輯常項(xiàng)表示法的變遷,不僅決定著邏輯形態(tài)的呈現(xiàn)形式,而且決定著邏輯研究的持續(xù)和深入發(fā)展。對(duì)此,著名邏輯學(xué)家皮亞諾非常明確地指出,有些研究之所以還沒有滿意的結(jié)果,其“困難的根源是語言含混?!彼J(rèn)為,符號(hào)語言對(duì)于剖析出算術(shù)和幾何的原理,以及辨別其初始的和從屬的概念、定義、公理和定理等等都是不可少的工具,同時(shí)也是陳述那些日常語言幾乎不能表述的復(fù)雜思維過程的手段。(參見王憲鈞,第299頁)19世紀(jì)末至今現(xiàn)代邏輯的發(fā)展也充分地證明了這一點(diǎn)。

三、括號(hào)表示法

當(dāng)下,國際通行的邏輯常項(xiàng)表示法主要有兩種,即皮阿諾、羅素等人創(chuàng)制的中置表示法(簡稱中置法)和波蘭邏輯學(xué)家盧卡西維茨等人發(fā)明的前置表示法(簡稱前置法)。其中,前置法又稱波蘭表示法,簡稱波蘭記法。與波蘭記法相類的還有后置法,其與前置法的差異只是順序相反。

與這兩種表示法不同,下面我們將闡述一種新的邏輯常項(xiàng)符號(hào)表示法——括號(hào)表示法。

括號(hào)表示法是一種僅使用一對(duì)括號(hào)來表達(dá)所有邏輯常項(xiàng)的符號(hào)表示法。將完全純粹的括號(hào)表示法作為一種獨(dú)立的邏輯常項(xiàng)表示法是作者于2019年提出的。(參見杜國平,2019年a,第7-12頁)

(一)括號(hào)表示法的源起

括號(hào)表示法的明確提出是受到舍弗(H. M. Sheffer)函數(shù)和張清宇先生相關(guān)工作的啟發(fā)。

舍弗函數(shù)將所有的命題聯(lián)接詞歸約為一個(gè)邏輯函數(shù),即析舍或者合舍,通常用符號(hào)“|”“↓”表示。析舍和合舍的表達(dá)能力都很強(qiáng),可以表達(dá)所有的命題聯(lián)接詞。受此啟發(fā),我們考慮是否可以創(chuàng)制表達(dá)能力更強(qiáng)的邏輯常項(xiàng),不僅能表達(dá)所有的命題聯(lián)接詞,而且能同時(shí)將其他邏輯常項(xiàng)如量詞、模態(tài)詞等進(jìn)行進(jìn)一步歸約為一個(gè)邏輯常項(xiàng)。

張清宇先生在1995年提出:“常見的經(jīng)典命題邏輯系統(tǒng)中總是聯(lián)結(jié)詞和括號(hào)兼而有之,也就是說構(gòu)造合式公式時(shí)所要求于它們的聯(lián)結(jié)作用和分組作用分別由兩類符號(hào)承擔(dān)。實(shí)際上,這兩種作用在經(jīng)典命題邏輯系統(tǒng)中是可以由一類符號(hào)來承擔(dān)的?!被诖耍麡?gòu)建了只含有命題變項(xiàng)、命題常項(xiàng)“t”和左右括號(hào)“( )”的命題邏輯形式語言及其公理系統(tǒng)。在該文中,張清宇先生給出的括號(hào)“(AB)”相當(dāng)于二元聯(lián)結(jié)詞“A^┐B”,“t”相當(dāng)于零元聯(lián)接詞“1”。(參見張清宇,1995年,第40-47頁)

1996年,張清宇先生又進(jìn)一步構(gòu)建了不用通常的命題聯(lián)結(jié)詞和量詞的一階邏輯系統(tǒng)。在該文中括號(hào)“(AB)”相當(dāng)于二元聯(lián)結(jié)詞“A^┐B”;附加變?cè)睦ㄌ?hào)“(AxB)”相當(dāng)于聯(lián)結(jié)詞“?x\[A^┐B\]”。(張清宇,1996年,第72-79頁)在該系統(tǒng)中,括號(hào)表示兩個(gè)不同的邏輯常項(xiàng),其中同樣帶有零元聯(lián)接詞“T”。在該系統(tǒng)中,存在三個(gè)邏輯常項(xiàng):零元聯(lián)接詞“T”、二元聯(lián)接詞“(AB)”和量詞“(AxB)”。

在張清宇先生上述工作的基礎(chǔ)上,本文作者經(jīng)過數(shù)年研究于2019年提出了不再使用零元聯(lián)結(jié)詞而純粹使用括號(hào)來表示所有邏輯常項(xiàng)的基本想法,并正式提出括號(hào)表示法;(參見杜國平,2019年b,第56-60頁)于2020年將括號(hào)表示法由二值命題邏輯和一階量詞邏輯推廣到多值邏輯系統(tǒng)之中;(參見杜國平,2020年,第36-49頁)于2021年提出將括號(hào)表示法推廣到任一邏輯系統(tǒng)之中,并且完成了最為關(guān)鍵的一步:證明了僅僅使用一對(duì)括號(hào)就可以表達(dá)任一邏輯系統(tǒng)內(nèi)所有的邏輯常項(xiàng),正式確立了作為一種獨(dú)立的邏輯常項(xiàng)符號(hào)表示法的括號(hào)表示法。

括號(hào)表示法不同于中置法和前置法,它是由中國學(xué)者提出的一種新的邏輯常項(xiàng)表示法;前置法由波蘭學(xué)者提出,也稱波蘭表示法,因此也可以將括號(hào)表示法稱為中國表示法。

(二)何謂括號(hào)表示法

下面我們以一階模態(tài)謂詞邏輯為例來闡明括號(hào)表示法的基本思想。

在一階模態(tài)謂詞邏輯的形式語言LP中,其他符號(hào)均與通常的系統(tǒng)相同,只是其中的命題聯(lián)接詞、量詞和模態(tài)詞等邏輯常項(xiàng)只使用一個(gè)符號(hào),即一對(duì)左右括號(hào)“(”“)”。

與通常的合式公式形成規(guī)則類似,涉及“( )”的公式遞歸定義如下:

定義3.01  若A、B、C、D、E是公式, x是不在A、B、C中出現(xiàn)的自由變?cè)?,則(ABCDxE)亦是公式。

在形式語言LP中,只有一個(gè)邏輯常項(xiàng),即僅僅使用括號(hào)的五元組“(ABCDxE)”。

形式語言LP中所有公式的集合記為Form(LP)。

使用克里普克的可能世界語義,公式(ABCDxE)的語義規(guī)定為:

定義3.02  設(shè)<M,W,R,H,V>是任一五元組,其中M、W是兩不相交的非空集,M是個(gè)體集,W是世界集,R是W上的二元關(guān)系,H是W到M的冪集上的映射。對(duì)于任意可能世界w、w′∈W,一個(gè)賦值V是Form(LP)與W的笛卡爾積到集合{1, 0}上的映射,即:

V:Form(LP)×W→{1,0}

除滿足通常的條件之外,還滿足:

V((ABCDxE), w)=1當(dāng)且僅當(dāng)V(A, w)=0或者V(B, w)=0;并且對(duì)于任一w′,若Rww′,則V(B, w′)=0或者V(C, w′)=1;并且對(duì)于任何m∈M,任一w∈W,都有V(u/m)(D(u), w)=0或者V(u/m)(E(u), w)=1。(參見周北海,第344-382頁)

在形式語言LP中,通常的命題聯(lián)接詞、全稱量詞和必然模態(tài)詞是通過如下一組定義僅僅借助唯一的邏輯常項(xiàng)符號(hào)“( )”而引入的:

定義3.03

(A) =def (AAAAxA)

[AB] =def (ABBBxB)

【C】=def (C(C)CCxC)

「Dx」 =def (C(C)(C)(D)xD)

根據(jù)定義3.02,可以得出上述引入邏輯常項(xiàng)的語義:

定理3.01  設(shè)<M,W,R,H,V>是任一五元組,其中M、W是兩不相交的非空集,M是個(gè)體集,W是世界集,R是W上的二元關(guān)系,H是W到M的冪集上的映射。對(duì)于任意可能世界w、w′∈W,一個(gè)賦值V是Form(LP)與W的笛卡爾積到集合{1, 0}上的映射,則有:

(1)V((A), w)=1,當(dāng)且僅當(dāng)V((AAAAxA), w)=1,當(dāng)且僅當(dāng)V(A, w)=0或者V(A, w)=0;并且對(duì)于任一w′,若Rww′,則V(A, w′)=0或者V(A, w′)=1;并且對(duì)于任何m∈M,任一w∈W,都有V(u/m)(A(u), w)=0或者V(u/m)(A(u), w)=1,當(dāng)且僅當(dāng)V(A, w)=0。

(2)V([AB], w)=1,當(dāng)且僅當(dāng)V((ABBBxB), w)=1,當(dāng)且僅當(dāng)V(A, w)=0或者V(B, w)=0;并且對(duì)于任一w′,若Rww′,則V(B, w′)=0或者V(B, w′)=1;并且對(duì)于任何m∈M,任一w∈W,都有V(u/m)(B(u), w)=0或者V(u/m)(B(u), w)=1,當(dāng)且僅當(dāng)V(A, w)=0或者V(B, w)=0。

(3)V(【C】, w)=1,當(dāng)且僅當(dāng)V((C(C)CCxC), w)=1,當(dāng)且僅當(dāng)V(C, w)=0或者V((C), w)=0;并且對(duì)于任一w′,若Rww′,則V((C), w′)=0或者V(C, w′)=1;并且對(duì)于任何m∈M,任一w∈W,都有V(u/m)(C(u), w)=0或者V(u/m)(C(u), w)=1,當(dāng)且僅當(dāng)V(C, w)=0或者V(C, w)=1;并且對(duì)于任一w′,若Rww′,則V(C, w′)=1或者V(C, w′)=1;并且對(duì)于任何m∈M,任一w∈W,都有V(u/m)(C(u), w)=0或者V(u/m)(C(u), w)=1,當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)于任一w′,若Rww′,則V(C, w′)=1。

(4)V(「Dx」, w)=1,當(dāng)且僅當(dāng)V((C(C)(C)(D)xD)=1,當(dāng)且僅當(dāng)V(C, w)=0或者V((C), w)=0;并且對(duì)于任一w′,若Rww′,則V((C), w′)=0或者V((C), w′)=1;并且對(duì)于任何m∈M,任一w∈W,都有V(u/m)((D)(u), w)=0或者V(u/m)(D(u), w)=1,當(dāng)且僅當(dāng)V(C, w)=0或者V(C, w)=1;并且對(duì)于任一w′,若Rww′,則V(C, w′)=1或者V(C, w′)=0;并且對(duì)于任何m∈M,任一w∈W,都有V(u/m)(D(u), w)=1或者V(u/m)(D(u), w)=1,當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)于任何m∈M,都有V(u/m)(D(u), w)=1。

通過定理3.01可以看出,(A)、[AB]、【C】和「D」分別表達(dá)了否定、析舍、必然模態(tài)和全稱量詞等邏輯常項(xiàng)的語義。即5元組(ABCDxE)僅僅使用一對(duì)括號(hào)就同時(shí)表達(dá)了否定、析舍、必然模態(tài)和全稱量詞等邏輯常項(xiàng)。

從語法的角度看,使用通常的符號(hào)表示法(ABCDxE)實(shí)際上表達(dá)著如下一個(gè)復(fù)雜的5元邏輯常項(xiàng):

(ABCDxE) ≡ {┐A∨┐B}^□{B→C}^?x{Dx→Ex}

由此可以得出:

(A)≡(AAAAxA)≡┐A

[AB]≡(ABBBxB)≡┐A∨┐B

【C】≡(C(C)CCxC)≡□C

 「Dx」≡(C(C)(C)(D)xD)≡?xDx

由此可以更加清晰地看出,僅僅使用一對(duì)括號(hào),5元組(ABCDxE)是如何能夠同時(shí)表達(dá)否定、析舍、必然模態(tài)和全稱量詞等邏輯常項(xiàng)的。

進(jìn)一步可知,若定義<AB>=def[A(B)],則<AB>≡[A(B)]≡A→B。

因此,對(duì)于通常的邏輯公理和推理規(guī)則(對(duì)于由這些公理和推理規(guī)則構(gòu)成的系統(tǒng)記為PQNK系統(tǒng))使用括號(hào)表示法可以分別表示為:

Ax1  <B<CB>>

Ax2  <<B<CD>><<BC><BD>>>

Ax3  <<(B)C><<(B)(C)>B>>

Ax4  <「<BCx>」<B「Cx」>>,x不在B中出現(xiàn)

Ax5  <「Bx」Bt>,Bt是由將Bx中的x全部替換為t而得

K公理  <【<BC>】<【B】【C】>>

分離規(guī)則  若B,且<BC>,則C。

量化規(guī)則  若Bu,則「Bx」。

必然化規(guī)則  若B,則【B】。

根據(jù)定義3.03等可知,這些公理中的邏輯常項(xiàng)都僅僅是使用一對(duì)括號(hào)“(”“)”由同一個(gè)邏輯常項(xiàng)來表達(dá)的。

(三)括號(hào)表示法的結(jié)構(gòu)特征

假設(shè)在形式語言LP*中,其他非邏輯常項(xiàng)符號(hào)與通常的形式語言相同,而邏輯常項(xiàng)符號(hào)只有僅僅使用一對(duì)左右圓括號(hào)的n元聯(lián)接詞(C1C2……Cn-1Cn)。下面我們來討論其若干結(jié)構(gòu)特征。

我們使用大寫字母X、Y、Z及其加下標(biāo)的形式來表示任一表達(dá)式。LP*中所有表達(dá)式的集合記為Expr(LP*)。由LP*中所有原子公式構(gòu)成的集合記為Atom(LP*),由LP*中所有公式構(gòu)成的集合記為Form(LP*)。

定義3.04  Form(LP*)是滿足以下(1)-(2)的表達(dá)式集合S中的最小集:

(1)Atom(LP*)?S;

(2)若X1,X2,……,Xn-1,Xn∈S,則(X1X2……Xn-1Xn)∈S。

通常用字母A、B、C、D(或加下標(biāo))等表示任一LP*的公式;用∑、Γ、Δ等表示任一LP*的公式集合。

定理3.02  設(shè)R是關(guān)于表達(dá)式的一個(gè)性質(zhì)。若:

(1) 對(duì)于任一公式A∈Atom(LP*),均有R(A);

(2) 對(duì)于任一公式C1, C2,……,Cn-1,Cn∈Form(LP*),若R(C1), R(C2),……, R(Cn-1), R(Cn),則R((C1C2……Cn-1Cn))。

那么對(duì)于任一公式A∈Form(LP*),都有R(A)。

定義3.05  一個(gè)由形式語言LP*中符號(hào)構(gòu)成的任一有窮序列稱為一個(gè)表達(dá)式;一個(gè)表達(dá)式中出現(xiàn)的符號(hào)數(shù)目,稱為表達(dá)式的長度。

定義3.06  兩個(gè)表達(dá)式X和Y是相等的,當(dāng)且僅當(dāng)它們長度相同,且依次出現(xiàn)的符號(hào)均相同。記為X=Y。

定義3.06  設(shè)X、Y、Z1和Z2是任意表達(dá)式,如果X=Z1YZ2,則稱Y為X的段。如果Y是X的段,且X≠Y,則稱Y是X的真段。

定義3.07  設(shè)X、Y、Z是任意表達(dá)式,如果X=YZ,則稱Y為X的初始段,Z為X的結(jié)尾段。如果Z不空,則稱Y為X的真初始段;如果Y不空,則稱Z為X的真結(jié)尾段。

定理3.03  形式語言LP*中的任一公式都是不空的表達(dá)式。

定理3.04  形式語言LP*中的任一非原子公式均以括號(hào)開頭,以括號(hào)結(jié)尾。

定理3.05  形式語言LP*中任一公式及其任一不空的真初始段中,左括號(hào)的出現(xiàn)比右括號(hào)多;形式語言LP*中任一公式及其任一不空的真結(jié)尾段中,右括號(hào)的出現(xiàn)比左括號(hào)多。

根據(jù)定理3.04和3.05可知:

定理3.06  形式語言LP*中的任一公式的真初始段和真結(jié)尾段都不是LP*的公式。

定理3.07  形式語言LP*中的任一公式僅有兩種形式之一:原子公式或者形如(C1C2……Cn-1Cn)的公式;并且在各種情形下公式所具有的形式是唯一的。

定義3.08對(duì)于公式(C1C2……Cn-1Cn),稱Ci(1≤i≤n)為公式(C1C2……Cn-1Cn)的第i項(xiàng)。

定義3.09假設(shè)C1, C2,……, Cn-1, Cn∈Form(LP*)。若(C1C2……Cn-1Cn)為公式C的構(gòu)成部分,則稱公式C1, C2,……, Cn-1, Cn為(C1C2……Cn-1Cn)最外層的一對(duì)括號(hào)( )在C中的轄域,稱Ci(1≤i≤n)為(C1C2……Cn-1Cn)最外層的一對(duì)括號(hào)( )所轄的第i項(xiàng)。

定理3.08假設(shè)C1, C2,……, Cn-1, Cn∈Form(LP*)。若(C1C2……Cn-1Cn)為公式C的構(gòu)成部分,則對(duì)于(C1C2……Cn-1Cn)最外層的一對(duì)括號(hào)( )在C中有唯一所轄的第i項(xiàng)Ci(1≤i≤n)。

證明:施歸于(C1C2……Cn-1Cn)中所轄項(xiàng)的次序。

當(dāng)i=1時(shí),即對(duì)于(C1C2……Cn-1Cn)中所轄的第1項(xiàng),假設(shè)(C1C2……Cn-1Cn)最外層的一對(duì)括號(hào)( )在C中所轄的第1項(xiàng)不是唯一的,則至少存在C11和C12均是(C1C2……Cn-1Cn)最外層的一對(duì)括號(hào)( )在C中所轄的第i項(xiàng),且C11≠C12。

一方面,根據(jù)定義3.04公式的定義規(guī)則可知,C11和C12都是形式語言LP*中的公式。

另一方面,因?yàn)镃11和C12均是(C1C2……Cn-1Cn)最外層的一對(duì)括號(hào)( )在C中所轄的第1項(xiàng),則左括號(hào)“(”是C中的同一個(gè)符號(hào),所以C11、C12均以C中“(”之后的同一個(gè)符號(hào)開始,因此根據(jù)定義3.07可知,或者C11是C12的真初始段,或者C12是C11的真初始段。根據(jù)定理3.06可知,或者C11不是形式語言LP*中的公式,或者C12不是形式語言LP*中的公式。

兩相矛盾,假設(shè)不成立。

因此,對(duì)于(C1C2……Cn-1Cn)最外層的一對(duì)括號(hào)( )在C中有唯一所轄的第1項(xiàng)C1。

假設(shè)原命題對(duì)于所轄項(xiàng)的次序小于等于i-1均成立,當(dāng)所轄項(xiàng)的次序?yàn)閕時(shí),假設(shè)(C1C2……Cn-1Cn)最外層的一對(duì)括號(hào)( )在C中所轄的第i項(xiàng)不是唯一的,則至少存在Ci1和Ci2均是(C1C2……Cn-1Cn)最外層的一對(duì)括號(hào)( )在C中所轄的第i項(xiàng),且Ci1≠Ci2。

一方面,根據(jù)定義3.04公式的定義規(guī)則可知,Ci1和Ci2都是形式語言LP*中的公式。

另一方面,因?yàn)镃i1和Ci2均是(C1C2……Cn-1Cn)最外層的一對(duì)括號(hào)( )在C中所轄的第i項(xiàng),則左括號(hào)“(”是C中的同一個(gè)符號(hào),并且其后所轄的第i-1項(xiàng)均相同,所以Ci1、Ci2均以C中“Ci-1”之后的同一個(gè)符號(hào)開始,因此根據(jù)定義3.07可知,或者Ci1是Ci2的真初始段,或者Ci2是Ci1的真初始段。根據(jù)定理3.06可知,或者Ci1不是形式語言LP*中的公式,或者Ci2不是形式語言LP*中的公式。

兩相矛盾,假設(shè)不成立。

因此,對(duì)于(C1C2……Cn-1Cn)最外層的一對(duì)括號(hào)( )在C中有唯一所轄的第i項(xiàng)Ci。

所以,定理成立。

這說明括號(hào)表示法的語言是無歧義的,其公式結(jié)構(gòu)具有唯一性、精確性。(杜國平,2019年b,第35-41頁)

(四)與其他兩種表示法的比較

中置法將二元邏輯常項(xiàng)置于所聯(lián)結(jié)的兩個(gè)命題項(xiàng)的中間,如表示蘊(yùn)涵、合取、析取、等值等的公式“C→D”“C^D”“C∨D”“C?D”。這符合人們通常對(duì)二元運(yùn)算的使用直覺,因?yàn)樗阈g(shù)中通常使用的如“+”“-”“×”“÷”等二元運(yùn)算,也是將其置于兩個(gè)數(shù)的中間。但是在遇到比較復(fù)雜的公式時(shí),二元邏輯常項(xiàng)的轄域可能造成誤解,中置法需要借助其他輔組符號(hào)如括號(hào)等來表示結(jié)合的先后順序,以排除其可能造成的歧義性。

波蘭表示法將邏輯常項(xiàng)置于所聯(lián)結(jié)命題項(xiàng)前面,其具體做法是分別使用“Np”“Cpq”“Kpq”“Apq”“Epq”等來表示“否定”“蘊(yùn)涵”“合取”“析取”“等值”。(£ukasiewicz, pp.22-30)使用符號(hào)“Π”來表示全稱量詞。特別值得一提的是,波蘭表示法還使用變量函子“φ(p)”來表示“φ是任一作用于p之上的一元聯(lián)結(jié)詞?!边@樣符號(hào)“ΠpΠqCEpqCφpφq”就表示“對(duì)于任一命題p和q,如果p和q等值,那么φ(p)蘊(yùn)涵φ(q)”,其中 “φ”可以是“任一關(guān)于p的一元真值函數(shù)”。(cf.£ukasiewicz, pp. 92-102)波蘭記法中邏輯常項(xiàng)的轄域是唯一確定的,因此它不需要使用括號(hào)等符號(hào)來表示結(jié)合的先后次序。但是這種記法的優(yōu)點(diǎn)卻背離了自然語言中所使用的構(gòu)造方式,因此在讀法上十分困難。(參見威廉·涅爾、瑪莎·涅爾,第652頁)

括號(hào)表示法與波蘭表示法相對(duì),對(duì)于邏輯常項(xiàng)的表示僅僅使用括號(hào)而不使用通常的聯(lián)接詞、量詞和模態(tài)詞等。因?yàn)槔ㄌ?hào)表示法只使用括號(hào),而不再使用其他邏輯常項(xiàng)符號(hào),所以,若以一對(duì)括號(hào)作為一個(gè)邏輯常項(xiàng)表示單位,那么運(yùn)用括號(hào)表示法表達(dá)的公式,其長度比中置法簡短。例如對(duì)于常見的經(jīng)典命題邏輯公理系統(tǒng)的兩條正命題公理,在括號(hào)表示法中,如前所述可以簡單而直接地表示為:

Ax1  <B<CB>>

Ax2  <<B<CD>><<BC><BD>>

其中僅僅含有一種括號(hào),而不再需要其他聯(lián)接詞符號(hào)。

括號(hào)表示法是左右成對(duì)使用,其轄域及其所轄順序各項(xiàng)非常清晰,所以,它比波蘭表示法清晰。(參見杜國平,2019年c,第21-24頁)

中置法對(duì)括號(hào)的歸約能力主要體現(xiàn)在舍弗(H. M. Sheffer)函數(shù),但是未出現(xiàn)對(duì)命題邏輯詞、量詞和模態(tài)詞等邏輯常項(xiàng)的統(tǒng)一歸約;理論上講,波蘭表示法可以對(duì)各種邏輯常項(xiàng)進(jìn)行歸約,但是遺憾的是歷史上亦未曾出現(xiàn),實(shí)際上波蘭表示法即使使用一個(gè)符號(hào)對(duì)各種邏輯常項(xiàng)進(jìn)行歸約,但是因?yàn)槠錄]有括號(hào),雖然不會(huì)導(dǎo)致歧義,但是轄域的識(shí)別亦是非常困難的。另外,若使用波蘭表示法對(duì)各種邏輯常項(xiàng)進(jìn)行歸約,必須注明其元數(shù),否則轄域不清楚;而括號(hào)表示法的轄域就是左右兩個(gè)括號(hào)中間的項(xiàng),轄域清晰。

括號(hào)表示法可以對(duì)所有的邏輯常項(xiàng)進(jìn)行歸約,前述已經(jīng)證明了這一點(diǎn),這顯示出括號(hào)表示法強(qiáng)大的功能,某種意義上是最大的表達(dá)功能,因?yàn)樗挥幸粚?duì)左右括號(hào)。括號(hào)表示法之所以表達(dá)能力強(qiáng)于其他表示法,主要是因?yàn)椋涸谝粋€(gè)邏輯表達(dá)式中,需要兩類符號(hào),一類是邏輯常項(xiàng)符號(hào),一類是區(qū)分結(jié)合先后順序或?qū)哟蔚姆?hào)。在中置法中,前一類符號(hào)是使用“┐”“^”“→”等符號(hào)來表達(dá)的,后一類符號(hào)是使用括號(hào)來表達(dá)的;在波蘭表示法中,因?yàn)榍爸梅ㄖ械拿恳粋€(gè)邏輯常項(xiàng)的元數(shù)和結(jié)合次序(從左往右)是唯一確定的,因此,其邏輯常項(xiàng)同時(shí)發(fā)揮著第二類符號(hào)的功能,因此前置法不需要括號(hào),只有一類符號(hào)就足夠了。而括號(hào)表示法既發(fā)揮了括號(hào)的第二類符號(hào)功能,同時(shí)使其兼具邏輯常項(xiàng)的功能,因此只有一類符號(hào)就足夠了。另外因?yàn)槔ㄌ?hào)內(nèi)符號(hào)的元數(shù)不受限制,所以括號(hào)表示法可以通過增加元數(shù)而不斷增強(qiáng)其表達(dá)功能,這是波蘭表示法難以實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)槟壳安ㄌm表示法中的每個(gè)邏輯常項(xiàng)其元數(shù)是固定的,這就限制了其對(duì)邏輯常項(xiàng)的歸約能力。

與其他邏輯符號(hào)表示法相比,括號(hào)表示法在使用上還具有如下特點(diǎn)或優(yōu)勢:

1.直觀,更易接受。括號(hào)本身就有確定先后順序的結(jié)構(gòu)功能,括號(hào)表示法充分利用這一點(diǎn),并在此基礎(chǔ)上再賦予括號(hào)以邏輯函數(shù)功能,便于學(xué)習(xí),容易形成代入感,而不會(huì)像特設(shè)的、專門的人造符號(hào)那樣讓初學(xué)者望而生畏,并需要死記硬背。(參見杜國平,2021年a,第52-56、78頁)

2.更加自然。常用的邏輯符號(hào)“┐”“^”“∨”“→”“?”等是人為定制的,與之相比,括號(hào)是常用書面語言中本身就有的,人們使用起來比較習(xí)慣。

3.更加方便,便于錄入。括號(hào)在人們使用的語言中更常用,不同的自然語言、不同的專業(yè)學(xué)科語言中基本上都使用括號(hào)。

4.靈活。作為形式語言符號(hào)的括號(hào)既可以表示一元聯(lián)結(jié)詞(A),也可以表示二元聯(lián)結(jié)詞(AB)、三元聯(lián)結(jié)詞(ABC)、四元聯(lián)結(jié)詞(ABCD)、……,它可以表示任意n元命題聯(lián)結(jié)詞;還可以直接使用慣常的記法表示量詞(x)A(x)、各類模態(tài)詞[A]、【B】等,表達(dá)非常靈活。其意義僅由表達(dá)它的語法公理或者語義定義而確定。(參見杜國平,2021年b,第53-61頁)

5.描述能力強(qiáng)。通過引入不同括號(hào)如“( )”“[]”“<>”“【】”“〈〉”“{}”“「」”“『』”“〖〗”“(())”等來表示不同元數(shù)的不同連接詞,還可以進(jìn)一步增強(qiáng)括號(hào)表示法的描述能力。為了增加可識(shí)別性,還可以約定以單線括號(hào)如“( )”“[]”等表示一元聯(lián)結(jié)詞,以雙線括號(hào)如“〖〗”“(())”等表示二元聯(lián)結(jié)詞,以粗線括號(hào)如“【】”“圖片”等表示模態(tài)詞等。

6.整體性。其作用的對(duì)象被包括在一對(duì)括號(hào)之內(nèi),轄域非常清晰。

中置法和波蘭表示法都是分離表示法。括號(hào)表示法與之不同,它是一種整體表示法,在設(shè)計(jì)思想上是一種完全不同的符號(hào)表示法。之所以稱其他兩種符號(hào)表示法為分離表示法,是因?yàn)橹兄梅▽⑦\(yùn)算符號(hào)或聯(lián)接詞左右的兩個(gè)符號(hào)斷開,當(dāng)其作為一個(gè)單元形成更復(fù)雜的公式時(shí)(如p∨q→r),需要括號(hào)或者其他規(guī)定來確定運(yùn)算的先后順序;波蘭表示法雖然運(yùn)算順序是明確的,但是因?yàn)橄嗷ヅR近的兩個(gè)符號(hào)是分置的,當(dāng)公式足夠復(fù)雜時(shí)(如CKCNpCpqrs),確立運(yùn)算順序也非易事。反之,括號(hào)表示法中因?yàn)槔ㄌ?hào)是兩個(gè)成對(duì)同時(shí)使用的,并且它將所作用的其他符號(hào)包含其中,使其和作用的符號(hào)作為一個(gè)整體連接在一起,轄域清楚,并且結(jié)合順序和運(yùn)算順序非常明確。(參見杜國平,2020年,第36-49、167頁)

三種表示法的基本情況對(duì)照如下:

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四、余論

基于易辨識(shí)、可讀性等方面的要求,括號(hào)表示法還可以添加一些輔助性的修飾,使其表達(dá)更加清晰明白。

一種辦法是括號(hào)的加標(biāo)表示法。如(nDn)以左括號(hào)加數(shù)字上標(biāo)表示邏輯常項(xiàng)轄域的左起,以右括號(hào)加相同數(shù)字下標(biāo)表示邏輯常項(xiàng)的右起;不同數(shù)字的上下標(biāo)表示若干不同的邏輯常項(xiàng)或處于不同位置的邏輯常項(xiàng)。

加標(biāo)括號(hào)表示法甚至可以不用括號(hào)(此時(shí)可以直接稱其為加標(biāo)表示法),直接用加不同數(shù)字的上下標(biāo)來表達(dá)各種邏輯常項(xiàng)

在實(shí)際運(yùn)用中,可將不同符號(hào)表示法的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來使用。例如,因?yàn)橐辉?lián)接詞的轄域清晰,可保留中置法中已經(jīng)習(xí)慣的常用符號(hào)如否定符“┐”等;而其他多元邏輯常項(xiàng),則可使用括號(hào)表示法中的符號(hào),以發(fā)揮其轄域清晰、表達(dá)簡練的特點(diǎn)。

猶如天文學(xué)家借助于各種望遠(yuǎn)鏡觀察宇宙,生物學(xué)家利用顯微鏡觀察生物結(jié)構(gòu),邏輯學(xué)家則借助符號(hào)語言進(jìn)行純粹形式的思想創(chuàng)新。形式語言是現(xiàn)代邏輯學(xué)家研究推理問題不可或缺的工具,而邏輯常項(xiàng)是形式語言的核心表達(dá)要素之一,恰當(dāng)?shù)倪壿嫵m?xiàng)表示法可以為邏輯研究提供更加適用、更加高效的研究工具。不僅如此,從某種意義上說,各種不同的邏輯系統(tǒng)實(shí)際上是關(guān)于不同邏輯常項(xiàng)的邏輯,邏輯發(fā)展史也可以看做邏輯常項(xiàng)的研究史。因此,邏輯常項(xiàng)的符號(hào)表示法也應(yīng)該成為邏輯研究的核心內(nèi)容之一。

邏輯學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展離不開邏輯符號(hào)表示法的不斷創(chuàng)新,但是長期以來,關(guān)于邏輯符號(hào)表示法的研究相對(duì)缺乏,尤其是系統(tǒng)性的歷史考察和總結(jié)尚沒有得到學(xué)界的高度重視,相關(guān)研究亟待加強(qiáng)。

現(xiàn)代理論和技術(shù)的進(jìn)步為邏輯符號(hào)表示法的進(jìn)步提供了更加廣闊的發(fā)展空間,但是近百余年來,邏輯符號(hào)表示法鮮有進(jìn)步和創(chuàng)新。邏輯符號(hào)表示法可以充分利用當(dāng)代科技發(fā)展的有利條件,嘗試探索更加適用的符號(hào)表示方法。例如,對(duì)于模態(tài)邏輯中的模態(tài)算子□、◇,至少可以嘗試以下幾種表示法:

(1) 以線條的粗細(xì)來識(shí)別不同的模態(tài):將線條加粗以AB來表達(dá)必然命題□(AB),以(AB)來表達(dá)實(shí)然命題(AB),將線條虛化以AB來表達(dá)可能命題◇(AB)。

(2) 以線條的顏色來識(shí)別不同的模態(tài)。

(3) 以線條的背景來識(shí)別不同的模態(tài)。

以此來表示推理關(guān)系,或許更加生動(dòng)。

在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步深入研究相關(guān)表示法的特點(diǎn),以利于推理理論以及相關(guān)理論的創(chuàng)新研究和應(yīng)用研究。例如,上述方法至少在可視化、機(jī)器識(shí)別等方面有其獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。

邏輯學(xué)本是非常抽象的學(xué)問,但是利用現(xiàn)代技術(shù),完全可以對(duì)其符號(hào)表示法進(jìn)行創(chuàng)新,使得理性思考不再永遠(yuǎn)板著面孔。理性思考完全可以做到既抽象純粹,又形象靈動(dòng)!


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文章來源:《哲學(xué)研究》2023年第4期

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