2.3 严格蕴涵系统LSIS 避免了实质蕴涵怪论

2.3 严格蕴涵系统LSIS 避免了实质蕴涵怪论

由以上的基本符号、基本定义,以及推理的基本规则,我们就构成了一个严格蕴涵系统。由于在这个系统中也可以表达实质蕴涵和实质等价的关系,我们既可以导出严格蕴涵的公式,也可以导出实质蕴涵的公式。

但细心的读者会感到疑惑,严格蕴涵系统的建立来自于对“实质蕴涵怪论”的消除怪论的驱动,那这个系统既然可以导出全部的实质蕴涵定理,那个纠缠不休的怪论问题不是依然存在,并没有得到解决吗?我们可以通过这两个系统的比较来回答这个问题。

在实质蕴涵系统中有这样一个基本定义:

(1)(p→q)≡¬(p∧¬ q)

依据实质蕴涵的这个定义,我们有理由获得如下蕴涵公式(2),那就是:

(2)(p→q)→¬(p∧¬ q)

依据命题(1),我们自然可以获得命题(2),但我们可以获得命题(3)和命题(4)的结果吗?

(3)(p→q)⇒¬(p∧¬ q)

(4)(p∧¬ q)⇒(p→q)

遵照严格蕴涵系统和实质蕴涵系统的公设和规则,我们对上述(3)和(4)来进行推演:

(p→q)⇒¬(p∧¬ q)

证明:

①(p∧q)⇒p(公设2)

②(p∧p)⇒p(以p 代q,替换规则)

③((p⇒q)∧(q⇒r))⇒(p⇒r)(公设⑥)

用p∧p 替换q,用p 替换r

④((p⇒p∧p)∧(p∧p ⇒p))⇒(p⇒p)(公设⑥)

⑤(p⇒p∧p)(公设③)

⑥(p⇒p∧p)∧(p∧p ⇒p)(②③合取规则)

⑦p⇒p(④⑥分离规则)

⑧(p→q)≡¬(p∧¬ q)(实质蕴涵定义)

用(p→q)替换p

⑨(p→q)⇒(p→q)(⑦替换规则)

用¬(p∧¬ q)替换后件(p→q)

⑩(p→q)⇒¬(p∧¬ q)(等值替换)

证毕。

由命题(3)的证明过程同样可以获得以下命题:

(¬(p∧¬ q))⇒(p→q)

所以,这个实质蕴涵的等值式(1)同样适用于以下严格蕴涵的等值式。

(5)¬(p∧¬ q)⇔(p→q)(命题(2)和(4),严格等值定义)

我们再来证明以下的命题,它们可以为说明实质蕴涵和严格蕴涵之间的关系提供方便,我们首先证明适用于严格蕴涵也适用于实质蕴涵的同一律命题。

(6)p≡p(同一律),也可以表示为:p⇔p

证明:

①p∧q⇒p(公设②)

用p 替换q

②p∧p⇒p(替换规则)

③((p⇒q )∧(q⇒r))⇒(p⇒r )(公设⑥)

用p∧p 替换q,p 替换r

④((p⇒(p∧p )∧(p∧p)⇒p))⇒(p⇒p)

⑤p⇒p∧p(公设③)

⑥(p⇒(p∧p )∧(p∧p)⇒p)(合取规则)

⑦p⇒p(④⑥分离)

⑧(p≡p)≡(p⇒p)∧(p⇒p)(严格等值定义)

⑨p≡p(p⇔p)

证毕。

交换律的等值形式命题也同样适用于严格蕴涵和实质蕴涵。

(7)p∧q≡q∧p(交换律)

证明:

①(p∧q)⇒(q∧p)(公设①)

用q 替换p,用p 替换q

②(q∧p)⇒(p∧q)(替换规则)

③(p≡q)≡(p⇒q)∧(q⇒p)(严格等值定义)

用p∧q 替换p,q∧p 替换q

④(p∧q≡q∧p)≡(p∧q⇒q∧p)∧(q∧p⇒p∧q)(替换规则)

⑤(p∧q≡q∧p)(严格等值定义)

证毕。

从等值命题的证明,我们转向严格蕴涵命题形式的证明。

(8)(p∧¬ q)⇒((¬(p⇒q))

证明:

①¬◇((p∧q)∧¬ r))≡¬◇((p∧q)∧¬ r))(已证命题(6))

②¬◇((p∧q)∧¬ r))≡¬◇((p∧¬ r)∧q))(已证命题(7))

③¬◇((p∧q)∧¬ r))≡¬◇((p∧¬ r)∧¬ ¬ q))(公设5)

④((p∧q)⇒r))≡((p∧¬ r)⇒¬ q))(严格蕴涵定义)

⑤((p∧q)⇒r))⇒((p∧¬ r)⇒¬ q))(严格等值定义)

用(p⇒q)替换q,用q 替换r。

⑥((p∧(p⇒q))⇒q)),((p∧¬ q)⇒¬(p⇒q))

⑦((p∧(p⇒q))⇒q))(公设⑦)

⑧(p∧¬ q)⇒¬(p⇒q)(⑥⑦分离)

证毕。

(9)(p⇒q)⇒¬(p∧¬ q)

①¬◇(¬ p∧¬ q)≡¬◇(¬ p∧¬ q)(已证命题(6))

②(¬ p∧¬ q)≡(¬ q∧¬ p)(已证命题(7))

③¬◇(¬ p∧¬ q)≡¬◇(¬ q∧¬ p)(等值替换)

④¬◇(¬ p∧¬ q)≡(¬ p⇒q)(严格蕴涵定义)

⑤(¬ q⇒p)≡¬◇(¬ q∧¬ p)(严格蕴涵定义)

⑥(¬ p⇒q)≡(¬ q⇒p)(严格等值)

⑦(¬ p⇒q)⇒(¬ q⇒p)(严格等值定义)

用¬ p 替换p

⑧(¬ ¬ p⇒¬ q)⇒(q⇒¬ p)(替换规则)

⑨(p⇒¬ q)⇒(q⇒¬ p)(公设⑤)

用p∧¬ q 替换p,p⇒q 替换q

⑩((p∧¬ q)⇒¬(p⇒q))⇒((p⇒q)⇒¬(p∧¬ q))

○1(p∧¬ q)⇒¬(p⇒q)(已证命题(6))

○12(p⇒q)⇒¬(p∧¬ q)(○10○1分离)

证毕。

现在我们开始关注带有实质蕴涵形式的命题了。

(10)(p⇒q)⇒(p→q)

证明:

①(p⇒q)⇒¬(p∧¬ q)(已证命题(9)

②p→q≡¬(p∧¬ q)(实质蕴涵定义)

③(p⇒q)⇒(p→q)(等值替换)

证毕。

由以上已证命题,我们立刻可以获得命题(11)的证明。

(11)(p→q)⇒¬(p∧¬ q)

证明:

①(p→q)⇒(p→q)(已证命题(6))

②(p→q)→¬(p∧¬ q)(已证命题(2))

③(p→q)⇒¬(p∧¬ q)(公设⑥)

证毕。

以上所证明的命题表明两个蕴涵,即实质蕴涵和严格蕴涵之间的某种关系。在严格蕴涵关系下可证的命题,它们在实质蕴涵关系下也是可证的,因为严格蕴涵这种蕴涵形式,严格蕴涵着实质蕴涵,如命题(10)和命题(11)所显示的。但是在实质蕴涵关系下的可证命题,在严格蕴涵关系条件下则一定是不可证的,[20]如命题(¬(p∧¬ q))⇒(p⇒q)。这表明,我们在前所讨论的实质蕴涵怪论的诸多命题,如果把其实质蕴涵形式转换为严格蕴涵形式,则这些命题也是不可证的。例如以下有与实质蕴涵形式同构的严格蕴涵形式命题,它们在严格蕴涵形式下就是不可证的。

①p⇒(q⇒p)

②¬ p⇒(p⇒q)

③(p∧q)⇒(p⇒q)

④(p∧q)⇒(q⇒p)

⑤(¬ p¬ ∧¬ q)⇒(p⇒q)

⑥(¬ p¬ ∧¬ q)⇒(q⇒p)

⑦(¬ p¬ ∧q)⇒(p⇒q)

⑧¬(p⇒q)⇒p

⑨¬(p⇒q)⇒¬ q

⑩¬(p⇒q)⇒(p⇒¬ q)

○1¬(p⇒q)→(¬ p⇒q)

○12¬(p⇒q)→(¬ p⇒¬ q)

○13¬(p⇒q)→(q⇒p)

等等。[21]

在严格蕴涵系统LSIS 中,不再出现实质蕴涵中的怪论情形,但这并不排除LSIS 仍有可能出现怪论。不过就重要性而言,C.I.刘易斯的这个LSIS 出现怪论和它导引出模态逻辑相比,后者显得更为重要,需要我们格外的予以关注。