Rincón Matemático

Matemática => Lógica, Conjuntos, Lenguajes Formales => Metamatemática - Teoría de Modelos => Mensaje iniciado por: Piockñec en 08 Junio, 2015, 01:15 am

Título: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: Piockñec en 08 Junio, 2015, 01:15 am
¡Hola!

Llevo mucho tiempo en este foro y no dejo de leer las palabras "teoremas de incompletitud de Gödel", que si bien sé por dónde van los tiros de lo que significan por el contexto en el que las usáis, no sé qué significan con suficiente precisión. Sé que hay un hilo que empezasteis con el señor Piñeiro, y muchos hilos de Raúl en el que se usan, pero he estado buscando y no logro dar con algo "medio llano" (soy malo buscando, lo admito). Así que ya va siendo hora de que me entere de qué es!!!!!  :D

Voy a exponer lo que yo creo que significan, información que he extraído de este artículo (http://gaussianos.com/que-dice-exactamente-el-primer-teorema-de-incompletitud-de-godel/):

Primer teorema de Gödel
Si una teoría fuera consistente (sin conocimiento de ello por el 2º teorema), y las demostraciones de los enunciados que son verdaderos en el marco de dicha teoría se pudieran hacer siempre en un número finito de pasos, entonces no todos los enunciados expresables con la terminología de la teoría serían demostrables (habría sentencias indecidibles).

Segundo teorema de Gödel

Si se dan las condiciones del primer teorema, entonces Consist T es uno de los enunciados indecidibles premonizados por el 1º teorema.

¿Está bien comprendido? :) ¡Muchas gracias!
Título: Re: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: Carlos Ivorra en 08 Junio, 2015, 01:34 am
Un sistema deductivo formal consta de unos axiomas y de unas reglas para deducir consecuencias de dichos axiomas, de modo que toda demostración se hace siempre en un número finito de pasos. No hay razón para incluir esto en las hipótesis del teorema de incompletitud. Las hipótesis son tres:

1) El sistema tiene que ser recursivo, es decir, tiene que haber un criterio para saber en la práctica si una afirmación dada es o no uno de los axiomas de la teoría.

Por ejemplo, no vale decir "tomo como axiomas todas las afirmaciones verdaderas sobre los números naturales", porque no está claro si la conjetura de Goldbach es o no un axioma, con esa definición.

2) El sistema tiene que ser capaz de definir los números naturales y de demostrar los axiomas de Peano.

Por ejemplo, tengo por ahí un hilo sobre la formalización de Tarski de la geometría euclídea al que no se le aplica el teorema de incompletitud porque en él no se pueden definir los números naturales.

3) El sistema tiene que ser consistente (lo sepamos o no).

Bajo esas hipótesis (que pueden relajarse un poco, pero no ganamos mucho con ello) se puede probar que existe una afirmación sobre números naturales que no es demostrable ni refutable en el sistema.

Esa afirmación puede expresarse como que un cierto polinomio con coeficientes enteros y varias variables (que se puede construir explícitamente, aunque sería muy largo y muy feo) no tiene soluciones con todas las variables enteras.

El segundo teorema dice, en efecto, que la afirmación indecidible que se construye explícitamente en la demostración del primer teorema es verdadera si y sólo si la teoría en cuestión es consistente, luego la consistencia de la teoría no puede demostrarse en la teoría.

Eso no excluye que pueda demostrarse en una teoría más fuerte.
Título: Re: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: Piockñec en 08 Junio, 2015, 11:02 am
Lo añado a favoritos, para cuando se me olvide jeje

Muchísimas gracias Carlos! Cristalino :D

No me maravilla tanto el hecho de que existan sentencias indecidibles, como el de que existan sentencias verdaderas y, a su vez, indecidibles.
Es como si dijera que "Todo número par mayor que 2 puede escribirse como suma de dos números primos" fuera indecidible, y por más que busco números pares siempre puedo encontrar su suma de dos primos... en cierto modo a un matemático le deben de dar un poco de rabia esas sentencias verdaderas pero indecidibles jeje ;)

Sólo creo no haber entendido lo siguiente:
Esa afirmación puede expresarse como que un cierto polinomio con coeficientes enteros y varias variables (que se puede construir explícitamente, aunque sería muy largo y muy feo) no tiene soluciones con todas las variables enteras.

No entiendo lo que escribes acerca del polinomio ni qué tiene que ver con "se puede probar que existe una afirmación sobre números naturales que no es demostrable ni refutable en el sistema".
Es decir, el polinomio tiene coeficientes enteros, y varias variables. Si las variables se restringen a los enteros, el polinomio no tiene soluciones. Pero no sé qué conclusión se extrae.
Título: Re: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: Carlos Ivorra en 08 Junio, 2015, 11:13 am
No entiendo lo que escribes acerca del polinomio ni qué tiene que ver con "se puede probar que existe una afirmación sobre números naturales que no es demostrable ni refutable en el sistema".
Es decir, el polinomio tiene coeficientes enteros, y varias variables. Si las variables se restringen a los enteros, el polinomio no tiene soluciones. Pero no sé qué conclusión se extrae.

Bueno, si uno ha demostrado que existe una afirmación sobre números naturales que no es demostrable ni refutable, es natural preguntarse qué aspecto va a tener esa afirmación. En principio, la que sale tal cual de la construcción de Gödel es una afirmación muy compleja, algo así como (para todos los números xy, existe un número z tal que si se cumple tal cosa, entonces existen un w tal que no sé qué, o bien existen p y q tales que no se cumple tal otra cosa...)

Sin embargo, un resultado nada trivial es que esa afirmación fea se puede transformar en otra equivalente que sigue siendo fea, pero lógicamente muy sencilla. La afirmación de Gödel es equivalente a una de este aspecto:

No existen números enteros x, y, z tales que

\( x^{13}yz^3-17 xy+35 x^2z^9-273z+45x-234=0 \)

Sólo que en realidad habrá más variables y el polinomio será más grande.

En definitiva, dada una teoría axiomática que cumpla las hipótesis del teorema de Gödel, es posible construir un polinomio \( P(x_1,\ldots, x_n) \) con coeficientes enteros del que es posible dar explícitamente sus coeficientes (aunque serían muchos y muy feos), de modo que la consistencia de la teoría es equivalente a que no existan números enteros \( x_1,\ldots, x_n \) tales que \( P(x_1,\ldots, x_n)=0 \).

Por lo tanto, si realmente la teoría es consistente, cojas los enteros que cojas, si los pones en el polinomio, obtendrás un resultado no nulo, pero no vas a poder probar que eso es así en la teoría en cuestión.

Las ecuaciones polinómicas con incógnitas enteras se llaman ecuaciones diofánticas, por lo que esto significa que la consistencia de una teoría que cumpla las hipótesis del teorema de Gödel es equivalente a que una ecuación diofántica no tenga solución. Equivalentemente, dada cualquier teoría axiomática en las condiciones del teorema de Gödel, existe siempre una ecuación diofántica que no tiene solución y esto no es demostrable en la teoría.

A su vez, podemos concluir que no existe ningún método sistemático para resolver cualquier ecuación diofántica.
Título: Re: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: Piockñec en 08 Junio, 2015, 11:24 am
¡Qué bonito! Ya lo he entendido :) ¡Muchas gracias!
Título: Re: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: robinlambada en 08 Junio, 2015, 10:12 pm
Hola.
A mi siempre me ha llamado mucho la atención los teoremas de imcompletitud de Gödel. Desde casi el desconocimiento y con información sólo divulgativa, según lo expuesto por Carlos, referente a:

El segundo teorema dice, en efecto, que la afirmación indecidible que se construye explícitamente en la demostración del primer teorema es verdadera si y sólo si la teoría en cuestión es consistente, luego la consistencia de la teoría no puede demostrarse en la teoría.
Eso no excluye que pueda demostrarse en una teoría más fuerte.

Entonces deduzco que una verdad indemostrable en el marco de una teoría sólo se puede probar desde "fuera", con otra teoría "superior" , o que quizás "la englobe".

Ya que ¿Cómo sabemos desde una teoría que un enunciado referente a esta es verdadero, si no podemos demostrarlo desde dentro?
Lo único que se me ocurre, es que aunque no se demuestre la veracidad de un enunciado, desde la teoría , si se pueda desde otra teoría más "amplia", y esta demostración la vuelva cierta, pero también indemostrable en la otra teoría y a su vez también le da consistencia a la teoría previa.

No se si me he explicado. Por ejemplo:
Imaginemos que demostramos el último teorema de Fermat utilizando números complejos y además esta demostración concluye que utilizando números enteros no se puede demostrar este último teorema ( se me ocurre por ejemplo, por reducción al absurdo).

Esta demostración usando el algebra de complejos (más amplia que el algebra limitada a números enteros)
Demostraría por hipótesis que el último teorema de Fermat es cierto he indemostrable desde el algebra limitada a los números enteros y a su vez daría consistencia ha esta última.

¿he interpretado bien la idea del 2º teorema? ¿o el ejemplo dado no es valido y no entendí bien?
En ese caso,¿ Como se podría saber la certeza de un enunciado indemostrable en una teoría, si no fuera utilizando otra?

Pues yo entiendo que si la consistencia de una teoría no se puede demostrar desde la propia teoría, el enunciado verdadero que la hace consistente, tampoco, lo cual es evidente, por ser indemostrable en ella.
Gracias.
Título: Re: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: robinlambada en 08 Junio, 2015, 10:35 pm
Una aclaración.
Sin conocer una definición formal del significado de "consistencia de una teoría", yo lo interpreto, como que no posea contradicciones dentro de la teoría (según ella). Es, relajando el término y por negación. Si en una teoría, partimos de dos supuestos ( A y B) por hipótesis mutuamente excluyentes y bajo unas ciertas premisas concluimos lícitamente desde la teoría que se da el caso A, y desde las mismas premisas y por otro camino licito concluimos que también se da B. La teoría no sería consistente, pues llega a contradicciones lícitas y asumibles por ella, lo cual me parece inadmisible para su consistencia.

No se si mi idea de "consistencia" el la correcta o al menos la más  aceptada por la comunidad matemática.
Título: Re: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: Carlos Ivorra en 08 Junio, 2015, 10:59 pm
No se si mi idea de "consistencia" el la correcta o al menos la más  aceptada por la comunidad matemática.

Sí, más precisamente: una teoría axiomática consiste en especificar unos axiomas, de modo que los teoremas de la teoría son las afirmaciones que pueden demostrarse a partir de esos axiomas. La teoría es consistente si a partir de sus axiomas no puede demostrarse una afirmación y la contraria.

En cuanto a lo de cómo sabemos que una afirmación es verdadera si no podemos demostrarla en la teoría, hay dos situaciones distintas:

1) La teoría es lo suficientemente débil como para que podamos confiar en otra teoría más fuerte en la cual podemos probar más cosas.

Por ejemplo, si consideramos únicamente los axiomas de Peano, a partir de ellos no es posible demostrar que los axiomas de Peano son consistentes (que no se puede probar una contradicción a partir de ellos), pero sí que podemos demostrar la consistencia de la aritmética de Peano en la teoría de conjuntos que sirve de base a todos los razonamientos matemáticos. En ese sentido, la consistencia de la aritmética de Peano es demostrable en el mismo sentido que es demostrable el teorema de Bolzano. Ninguno de los dos hechos es demostrable a partir de los axiomas de Peano, pero ambos son demostrables en el sentido en que los matemáticos entienden el concepto de "demostrable" habitualmente.

Se podría entrar en si es posible demostrar la consistencia de la aritmética de Peano sin recurrir a una teoría tan fuerte como la teoría de conjuntos, pero eso daría mucho que hablar y no creo que sea necesario para responder a tu pregunta.

2) No disponemos de una teoría más fuerte en la que podamos apoyarnos.

Es el caso de la propia teoría de conjuntos. Si aplicas el segundo teorema de incompletitud a la teoría de conjuntos, lo que obtenemos NO es una afirmación verdadera no demostrable, sino una afirmación que es verdadera SI Y SÓLO SI la teoría de conjuntos es consistente, y en tal caso no  es demostrable (no es demostrable en teoría de conjuntos, lo cual equivale a que ningún matemático va a poder demostrarla nunca, ya que todo lo que un matemático entiende ordinariamente por "demostración" es formalizable en la teoría de conjuntos).

Así pues, en este caso no podemos decir "sabemos que la afirmación de Gödel es verdadera, pero no se puede demostrar en la teoría de conjuntos", sino únicamente que sabemos que, o bien la teoría de conjuntos es contradictoria, o bien, si es consistente, este hecho no es demostrable.

Por lo tanto, SI la teoría de conjuntos es consistente, dicha afirmación "la teoría de conjuntos es consistente" es una afirmación verdadera no demostrable. Pero NO podemos decir que sepamos que es verdadera.

Es cierto que podemos demostrarla en teorías más potentes que la teoría de conjuntos, pero eso supone añadir axiomas que ningún matemático considerará "demostrables". Por ejemplo, si suponemos que la medida de Lebesgue puede extenderse hasta todos los subconjuntos de \( \mathbb R \), a partir de ahí es posible demostrar que la teoría de conjuntos es consistente, pero no tenemos ningún argumento que pruebe que exista tal extensión.

Hay axiomas adicionales que se pueden añadir a los axiomas usuales de la teoría de conjuntos que pueden considerarse "plausibles" y que implican la consistencia de la teoría de conjuntos, pero eso sólo vuelve "plausible" a la teoría de conjuntos.

En el caso extremo, siempre puedes demostrar la consistencia de la teoría de conjuntos tomando como axioma la consistencia de la teoría de conjuntos, pero igual que eso "no prueba nada", lo mismo se puede decir de demostrarla tomando un axioma más fuerte no apoyado por ninguna prueba.
Título: Re: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: Piockñec en 09 Junio, 2015, 01:27 am
En cuanto a lo de cómo sabemos que una afirmación es verdadera si no podemos demostrarla en la teoría, hay dos situaciones distintas:

1) La teoría es lo suficientemente débil como para que podamos confiar en otra teoría más fuerte en la cual podemos probar más cosas.

2) No disponemos de una teoría más fuerte en la que podamos apoyarnos.

Carlos, creo que tengo una laguna en el concepto de verdad, porque no logro entender que la veracidad de una afirmación no demostrable en una teoría débil, pueda ser demostrable en otra teoría más fuerte, pero no su falsedad (no has hablado de esa posibilidad, pero es en la que yo incido. Al fin y al cabo, nunca supimos si era verdadera o falsa, sólo lo que parecía ser).

Supongamos que hay una afirmación que es verdadera ("Todo número par salvo 2 se puede expresar como suma de dos primos") y que no es demostrable. A priori no sé si es verdadera, pero me aseguran que no es demostrable. Pruebo con un ordenador muchísimos números, y veo que todos son expresable como suma de dos primos, y me aventuro a opinar que es verdadera. Matiz: Parece verdadera.

Supongamos que, efectivamente, fuera verdadera (y aún no lo sé). Al no ser demostrable, no existe ningún argumento que ligue los teoremas de la teoría con esa afirmación, así que no debería tener consecuencia alguna en cuanto a consistencia afirmar que es mentira, que la afirmación es falsa, y que existe al menos un número par mayor que 2 que no se puede expresar como suma de dos primos. ¿Estoy en lo cierto?
Expresado de otra forma, dado que no es demostrable esa afirmación, y pese a parecer verdadera (a lo mejor lo es y todo, en el sentido de que, efectivamente, ni en un millón de años encontraremos tal número par), podemos usar una teoría más fuerte que demuestre que esa afirmación es falsa, consistentemente con todos los teoremas ya demostrados por la teoría débil.

Es como si el teorema de Bolzano, que según tú (yo no lo sé :) ) no se puede demostrar a partir de los axiomas de Peano, se demuestra falso a partir de una teoría más fuerte que la de Peano, que no es la de conjuntos usual.

 Lo mismo pero con "los axiomas de Peano son contradictorios"
Con los axiomas de Peano me sale una contradicción en el razonamiento, pero yo creo que es porque estamos hablando directamente de la consistencia de la teoría débil, y creo que eso es una frase más delicada. Por eso lo pongo en Spoiler, porque ya me cuesta a mí expresar ideas, si pongo esto en el hilo se distrae la atención, se va la idea que quiero expresar, y todo malo.

Si se demuestra que los axiomas de Peano son inconsistentes a partir de otra teoría: Nunca encontraremos tal contradicción porque es mentira (supongamos que verdaderamente son consistentes, en el sentido de que nunca encontraremos dicha contradicción), pero en el marco de esa teoría más amplia que diseño: se demuestra que los axiomas de Peano son contradictorios, y gracias al comodín que me daba la indecidibilidad que tenía originalmente la afirmación en la teoría débil, el resultado "los axiomas de Peano son inconsistentes" son consistentes con el resto de los teoremas de la teoría de débil y fuerte. Y eso es una contradicción en sí misma, así que las frases sobre la consistencia en sí misma, concluyo, se tratan por separado, son más delicadas.

No, no, ya he resuelto la paradoja. No hay contradicción: Demostraremos en la teoría fuerte que la teoría débil es inconsistente, y este teorema será consistente con todos los teoremas de la teoría débil (resultado trivial al ser algo no demostrable en ella) y con los de la teoría fuerte.
Lo que sucede es que los matemáticos que trabajen en el marco de la teoría débil únicamente, no estarán seguros de si sus axiomas son consistentes o no (pues no es demostrable). Y los que trabajen en el marco de la teoría fuerte, demostrarán cabizbajos o incluso abandonarán la teoría, aunque nunca hallarán contradicción alguna, pues la teoría bien podía ser consistente pese a haber sido demostrada falsa (es decir: La demostración de ese teorema de inconsistencia implica que: El teorema Es consistente es consistente con el resto de la teoría, sea verdadero o no. Y es verdadero en el sentido de que nunca hallaremos contradicción.

Ufff es súpersutil lo que trato de expresar dentro y fuera del spoiler. Es la misma idea, sólo que en el spoiler la frase se las trae con tanta consistencia... trato de separar lo que es "verdad" y lo que es "consistente y demostrable y en armonía todos los axiomas con todos los teoremas demostrados hasta ahora".
[cerrar]

¡Gracias!

Si no os enteráis de nada, decidme: Piockñec, no se entiende nada. Borra y empieza otra vez.
Es que me está costando expresar esta idea, pero prometo que la tengo clara en mi mente jajaja no se está dando el caso en el que ni la tenga clara y por tanto no sepa ni expresarla :)
Título: Re: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: Carlos Ivorra en 09 Junio, 2015, 02:03 am
Carlos, creo que tengo una laguna en el concepto de verdad, porque no logro entender que la veracidad de una afirmación no demostrable en una teoría débil, pueda ser demostrable en otra teoría más fuerte, pero no su falsedad (no has hablado de esa posibilidad, pero es en la que yo incido. Al fin y al cabo, nunca supimos si era verdadera o falsa, sólo lo que parecía ser).

¿Puede ser que sobre el "no" que he puesto en rojo? Lo que creo entender que dices es que entiendes que una afirmación no demostrable pueda probarse que es verdadera en una teoría más fuerte, pero no que sea falsa.

Supongamos que hay una afirmación que es verdadera ("Todo número par salvo 2 se puede expresar como suma de dos primos") y que no es demostrable. A priori no sé si es verdadera, pero me aseguran que no es demostrable. Pruebo con un ordenador muchísimos números, y veo que todos son expresable como suma de dos primos, y me aventuro a opinar que es verdadera. Matiz: Parece verdadera.

Supongamos que, efectivamente, fuera verdadera (y aún no lo sé).

Aquí estás haciendo una afirmación que yo comparto, pero que otros (sin alejarnos de este foro) cuestionan. Estás afirmando que tiene sentido decir que la afirmación es verdadera aunque no sepamos cómo demostrarlo. Yo estoy de acuerdo: tanto si sabemos demostrarlo como si no, o bien hay un número par que no puede expresarse como suma de dos primos, o bien no lo hay. No es algo que dependa de unos axiomas ni de nada, o lo hay o no lo hay. Otra cosa es que lleguemos a saber si lo hay o no lo hay. Resalto esto porque es bueno dejar claro que hay quien discrepa.

Al no ser demostrable, no existe ningún argumento que ligue los teoremas de la teoría con esa afirmación, así que no debería tener consecuencia alguna en cuanto a consistencia afirmar que es mentira, que la afirmación es falsa, y que existe al menos un número par mayor que 2 que no se puede expresar como suma de dos primos. ¿Estoy en lo cierto?

Totalmente.

Expresado de otra forma, dado que no es demostrable esa afirmación, y pese a parecer verdadera (a lo mejor lo es y todo, en el sentido de que, efectivamente, ni en un millón de años encontraremos tal número par),

No. En el sentido de que nunca lo encontraremos, aunque viviéramos eternamente. Cabe la posibilidad de que no exista tal número par.

podemos usar una teoría más fuerte que demuestre que esa afirmación es falsa, consistentemente con todos los teoremas ya demostrados por la teoría débil.

En efecto, así es. Y, si te sigo bien, crees ver alguna contradicción en todo esto, pero no la hay.

En efecto, si la conjetura de Goldbach fuera verdadera, pero indemostrable a partir de los axiomas de Peano, sería consistente añadir a los axiomas de Peano un axioma que dijera que existe un número par que no es suma de dos primos. La teoría resultante sería consistente, a pesar de contar con un axioma falso. No vas a llegar a ninguna contradicción en ella porque eso sería tanto como demostrar la conjetura de Goldbach por reducción al absurdo (suponemos que es falsa y llegamos a una contradicción).

Esa situación tiene un nombre: la teoría resultante es consistente, pero \( \omega \)-contradictoria. (\( \omega \) es el nombre "fino" que tiene el conjunto \( \mathbb N \) de los números naturales en teoría de conjuntos). Que sea \( \omega \)-contradictoria significa que puedes demostrar que existe un número natural que cumple cierta propiedad (en este caso ser par y no ser suma de dos primos, y lo puedes demostrar trivialmente, porque lo tienes como axioma), pero al mismo tiempo puedes demostrar (comprobándolo) que el 0 no es ese natural, ni el 1, ni el 2, ni el 3, ni el 4, ...

Eso "roza" la contradicción, pero no hay ninguna contradicción en ello. Todo tu razonamiento no es más que un argumento totalmente correcto que muestra que el teorema de incompletitud implica la existencia de teorías consistentes \( \omega \)-contradictorias.

Con los axiomas de Peano me sale una contradicción en el razonamiento,

No. Lo que dices es correcto, pero no hay contradicción.

Si se demuestra que los axiomas de Peano son inconsistentes a partir de otra teoría: Nunca encontraremos tal contradicción porque es mentira (supongamos que verdaderamente son consistentes, en el sentido de que nunca encontraremos dicha contradicción), pero en el marco de esa teoría más amplia que diseño: se demuestra que los axiomas de Peano son contradictorios, y gracias al comodín que me daba la indecidibilidad que tenía originalmente la afirmación en la teoría débil, el resultado "los axiomas de Peano son inconsistentes" son consistentes con el resto de los teoremas de la teoría de débil y fuerte.

Hasta aquí todo correcto.

Y eso es una contradicción en sí misma, así que las frases sobre la consistencia en sí misma, concluyo, se tratan por separado, son más delicadas.

No, no hay nada que tratar por separado. Simplemente no hay contradicción. Si los axiomas de Peano son consistentes, es consistente añadirles como axioma otro que afirme que son contradictorios.

Es realmente lo mismo que hablábamos antes. Piensa que toda demostración se puede escribir en un documento de LaTeX y un documento de LaTeX en un ordenador no es más que una sucesión de ceros y unos, de modo que cada demostración tiene asociado un número natural que la determina completamente. Afirmar que los axiomas de Peano son contradictorios equivale a afirmar que existe un número natural que codifica la demostración de una contradicción en el sentido de que si lo interpretas como un número binario y éste a su vez como un documento LaTeX metido en un ordenador, lo que se lee al abrirlo con el programa adecuado es la demostración de una contradicción a partir de los axiomas de Peano.

Y, como antes, es consistente suponer que existe tal número que codifica una demostración, a pesar de que puedes comprobar que el 0 no es tal número, ni el 1, ni el 2, ni el 3, ni el 4...

Dicho de otro modo: que en una teoría puedas demostrar que existe un par que no es suma de dos primos, o que existe una demostración de una contradicción en AP (la aritmética de Peano) no implica ni que la conjetura de Goldbach sea falsa ni que AP sea contradictoria. No si la prueba no es constructiva.

Veo que has editado el mensaje mientras te contestaba:

No, no, ya he resuelto la paradoja. No hay contradicción: Demostraremos en la teoría fuerte que la teoría débil es inconsistente, y este teorema será consistente con todos los teoremas de la teoría débil (resultado trivial al ser algo no demostrable en ella) y con los de la teoría fuerte.

En efecto.

Lo que sucede es que los matemáticos que trabajen en el marco de la teoría débil únicamente, no estarán seguros de si sus axiomas son consistentes o no (pues no es demostrable). Y los que trabajen en el marco de la teoría fuerte, demostrarán cabizbajos o incluso abandonarán la teoría, aunque nunca hallarán contradicción alguna, pues la teoría bien podía ser consistente pese a haber sido demostrada falsa (es decir: La demostración de ese teorema de inconsistencia implica que: El teorema Es consistente es consistente con el resto de la teoría, sea verdadero o no. Y es verdadero en el sentido de que nunca hallaremos contradicción.

Aquí me desconcierta que digas "es consistente". Lo que dices es verdad, pero lo que estás argumentando es que "es contradictorio" es consistente con el resto de la teoría.

Ufff es súpersutil lo que trato de expresar dentro y fuera del spoiler. Es la misma idea, sólo que en el spoiler la frase se las trae con tanta consistencia... trato de separar lo que es "verdad" y lo que es "consistente y demostrable y en armonía todos los axiomas con todos los teoremas demostrados hasta ahora".

Si no os enteráis de nada, decidme: Piockñec, no se entiende nada. Borra y empieza otra vez.
Es que me está costando expresar esta idea, pero prometo que la tengo clara en mi mente jajaja no se está dando el caso en el que ni la tenga clara y por tanto no sepa ni expresarla :)

Todo lo contrario. Debo confesar que me impresiona la lucidez casi impecable de tu argumentación, a pesar de que no pareces estar familiarizado con estos temas.
Título: Re: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: Piockñec en 09 Junio, 2015, 02:42 am
¡Oh Carlos, muchas gracias por tus palabras! Me voy a la cama lleno de orgullo y satisfacción jajaja :D Sobre las cosas que has puesto en rojo, sí, tienes razón, es que me dan lapsus a veces y pongo lo contrario de lo que quiero escribir. Otro handicap por mi parte para mis lectores ;D
¡Muchas gracias por la explicación!
No, familiarizado no estoy, he intentado varias veces leer algo de lógica, tanto de tu libro (ni terminé el primer capítulo...) como de un hilo largo sobre teoría de modelos y lenguajes de primer orden que escribiste hace tiempo. Pero voy tan lento leyendo que me aburro al instante (no eres tú, soy yo), y de la distinción semántica-sintáctica no paso jajaja ¡Soy un impaciente! Algún día me pondré y superaré mis obstáculos hasta leerlo para poder aprender de verdad :)
Título: Re: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: argentinator en 09 Junio, 2015, 04:02 am
Citar
En efecto, si la conjetura de Goldbach fuera verdadera, pero indemostrable a partir de los axiomas de Peano, sería consistente añadir a los axiomas de Peano un axioma que dijera que existe un número par que no es suma de dos primos.

Pero en ese caso la nueva teoría, con el axioma agregado, no tendría como modelo a los naturales (suponiendo que Goldbach es V y que AP era consistente).
Título: Re: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: Piockñec en 09 Junio, 2015, 11:01 am
Citar
En efecto, si la conjetura de Goldbach fuera verdadera, pero indemostrable a partir de los axiomas de Peano, sería consistente añadir a los axiomas de Peano un axioma que dijera que existe un número par que no es suma de dos primos.

Pero en ese caso la nueva teoría, con el axioma agregado, no tendría como modelo a los naturales (suponiendo que Goldbach es V y que AP era consistente).

Carlos, si dijeras muy brevemente qué es un modelo para que entienda lo que ha dicho argentinator, te lo agradecería mucho :) o Argentinator o quien lo sepa :D
Según recuerdo de hace tiempo que leí algo, un modelo era como una interpretación de los axiomas (y teoremas) de una teoría. Si es así, no estoy de acuerdo con Argentinator porque podríamos seguir considerando los números naturales en el marco de esas teorías, tanto la débil como la fuerte, y no encontraríamos diferencia alguna en nuestras cuentas. Pero probablemente no sea así porque no sé lo que es modelo :D
Título: Re: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: feriva en 09 Junio, 2015, 12:42 pm

Yo también quiero preguntarle a Carlos una cosa; quiero estar seguro de si me ha quedado claro esto o entiendo algo mal:

Citar
En efecto, si la conjetura de Goldbach fuera verdadera, pero indemostrable a partir de los axiomas de Peano, sería consistente añadir a los axiomas de Peano un axioma que dijera que existe un número par que no es suma de dos primos

Deduzco que la afirmación es cierta teniendo en cuenta que “consistente” quiere decir que la teoría no se queja o no protesta al ser introducido ese axioma. Supongamos lo contrario: si nos sale no consistente (o sea, si aparece algo que contradiga algún axioma de AP, como podría ser, qué sé yo, la negación de que el sucesor de “n” es “n+1”) equivale a que es mentira la afirmación, con lo cual queda demostrada la conjetura habiendo utilizado para ello AP [cuánto nos gustaría conseguirlo, por cierto] pero hemos puesto como condición hipotética que no se puede demostrar en AP, luego estamos haciendo un razonamiento absurdo y de aquí podemos afirmar que tiene que ser consistente. ¿Es así?
Título: Re: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: Carlos Ivorra en 09 Junio, 2015, 01:24 pm
Deduzco que la afirmación es cierta teniendo en cuenta que “consistente” quiere decir que la teoría no se queja o no protesta al ser introducido ese axioma. Supongamos lo contrario: si nos sale no consistente (o sea, si aparece algo que contradiga algún axioma de AP, como podría ser, qué sé yo, la negación de que el sucesor de “n” es “n+1”) equivale a que es mentira la afirmación, con lo cual queda demostrada la conjetura habiendo utilizado para ello AP [cuánto nos gustaría conseguirlo, por cierto] pero hemos puesto como condición hipotética que no se puede demostrar en AP, luego estamos haciendo un razonamiento absurdo y de aquí podemos afirmar que tiene que ser consistente. ¿Es así?

Correcto.


Carlos, si dijeras muy brevemente qué es un modelo para que entienda lo que ha dicho argentinator, te lo agradecería mucho :) o Argentinator o quien lo sepa :D
Según recuerdo de hace tiempo que leí algo, un modelo era como una interpretación de los axiomas (y teoremas) de una teoría. Si es así, no estoy de acuerdo con Argentinator porque podríamos seguir considerando los números naturales en el marco de esas teorías, tanto la débil como la fuerte, y no encontraríamos diferencia alguna en nuestras cuentas. Pero probablemente no sea así porque no sé lo que es modelo :D

Un modelo consiste en unos objetos sobre los que hay definidas relaciones y funciones adecuadas para que se cumplan los axiomas.

En el caso de los axiomas de Peano, éstos involucran un objeto llamado 0, una función "siguiente de" y dos funciones "suma" y "producto". Un modelo de la aritmética de Peano consiste, pues, en un conjunto en el que se ha seleccionado un objeto al que llamar "cero", una función que asigne a cada objeto un "siguiente" y dos funciones que calculen algo llamado "suma" y "producto" de dos objetos cualesquiera.

El modelo natural de la aritmética de Peano es el que tiene por objetos a los números naturales y donde el cero, el siguiente de un número, la suma de dos números y el producto de dos números son lo que todo el mundo entiende por tales cosas.

En cambio, si la conjetura de Goldbach fuera verdadera y no demostrable a partir de los axiomas de Peano, existiría un modelo de dichos axiomas en los cuales sería falsa, es decir, podríamos definir unos objetos con un cero, una operación siguiente, una suma y un producto, que no serían los habituales, pero que, pese a ello, cumplirían los axiomas de Peano (y todas sus consecuencias), pero además uno de esos objetos sería un número par no expresable como suma de dos primos. Por supuesto, ese objeto no sería ni el llamado 0, ni el siguiente de 0, ni el siguiente del siguiente de 0, etc.

Lo que ha dicho argentinator es correcto: existiría un modelo así, pero no sería el formado por los números naturales, puesto que, según lo que estamos suponiendo, entre ellos no hay ningún par que no sea suma de dos primos.

No, familiarizado no estoy, he intentado varias veces leer algo de lógica, tanto de tu libro (ni terminé el primer capítulo...) como de un hilo largo sobre teoría de modelos y lenguajes de primer orden que escribiste hace tiempo. Pero voy tan lento leyendo que me aburro al instante (no eres tú, soy yo), y de la distinción semántica-sintáctica no paso jajaja ¡Soy un impaciente! Algún día me pondré y superaré mis obstáculos hasta leerlo para poder aprender de verdad :)

Pero eso tiene una solución muy sencilla: cuando empiezas a leer y te paras en algún punto, en lugar de pasarte dos horas pensando, pregunta lo que no entiendas. Posiblemente, al principio tendrás que hacerlo a menudo, pero luego ya no te hará falta.

Título: Re: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: Fernando Revilla en 09 Junio, 2015, 01:29 pm
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En efecto, si la conjetura de Goldbach fuera verdadera, pero indemostrable a partir de los axiomas de Peano, sería consistente añadir a los axiomas de Peano un axioma que dijera que existe un número par que no es suma de dos primos.

Pero en ese caso la nueva teoría, con el axioma agregado, no tendría como modelo a los naturales (suponiendo que Goldbach es V y que AP era consistente).

Si \( \mathcal{A} \) es una fórmula cerrada bien formada de \( \mathcal{N} \) (sistema formal de la aritmética de primer orden) si \( \mathcal{A} \) ni  \( \sim \mathcal{A} \) son teoremas de \( \mathcal{N} \) y suponiendo que \( \mathcal{N} \) es consistente, podemos obtener dos extensiones consistentes, una añadiendo \( \mathcal{A} \) como axioma, y otra añadiendo \( \sim \mathcal{A}. \)

Cada una de estas tendría un modelo. Lo que ocurre es que serían esencialmente diferentes en el sentido de que \( \mathcal{A} \) es verdadera en uno y \( \sim \mathcal{A} \) lo sería en el otro.
Título: Re: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: argentinator en 09 Junio, 2015, 05:30 pm
De acuerdo Fernando.
Mas, intervine porque se estaban agregando cada vez más axiomas y suposiciones hablando de teorías cada vez màs fuertes, pero fuertes en el sentido de que prueban hechos de  las teorías con menos axiomas, y no fuerte en el sentido de saber màs cosas sobre los naturales.
En cierto momento se dejó de hablar de números naturales..
Título: Re: Significado llano de los teoremas de Gödel
Publicado por: Fernando Revilla en 09 Junio, 2015, 05:58 pm
De acuerdo Fernando.
Mas, intervine porque se estaban agregando cada vez más axiomas y suposiciones hablando de teorías cada vez màs fuertes, pero fuertes en el sentido de que prueban hechos de  las teorías con menos axiomas, y no fuerte en el sentido de saber màs cosas sobre los naturales.
En cierto momento se dejó de hablar de números naturales..

Entiendo.
Título: ¿Tiene algún significado en teoría de números clásica?
Publicado por: Elius en 26 Diciembre, 2015, 07:38 pm
Para reproducir en la teoría de números clásica la sentencia de Gödel sería necesario:

a) Plantear una ecuación diofántica.

b) Plantear que es insatisfactible, pero que este hecho no puede ser demostrado ni refutado.

c) Plantear que si se adopta a) como supuesto básico, se puede construir otra ecuación con las mismas características de incertidumbre.

Esto no parece posible en una teoría interpretada y no estratificada a nivel de lenguajes, como es la teoría clásica. En ella la única manera de plantear que una ecuación es insatisfactible es demostrándolo. No es posible en una teoría plana demostrar el hecho matemático, y a la vez demostrar que no es demostrable ni refutable.

Los métodos de Gödel son inobjetables, y el resultado no se discute: existe una sentencia formalmente indecidible en el sistema de Peano-Russell.

Pero ¿cuál es la sentencia?
La que dice que su propia transcripción numérica no es derivable de la de los axiomas. No es en sentido estricto una paradoja, pero podría llamarse una "paradoja encriptada", porque se mantiene en base a la posibilidad de una paradoja de la demostrabilidad. Por eso no tiene correlato en la teoría clásica de números, ni interpretación práctica alguna.

¿Puede sostenerse fuera de ese paralelismo trazado en los estrechos márgenes del lenguaje formal?
El hecho mismo de la indecidibilidad está determinado por el lenguaje simbólico y las constantes numéricas, y en la teoría clásica sólo tenemos los functores y las constantes.
Por esto, la incompletitud está lejos de afectar a la aritmética que se conoce desde Pitágoras (incluídos sus métodos de demostración), y tampoco lo esencial de Principia Mathematica de Whitehead y Russell. Sólo afectó el programa de Hilbert. De hecho, en los papers publicados sobre teoría de números no se cita a los teoremas de incompletitud, ni se usan implícitamente, y en general, tampoco lo hacen en otras ramas de la matemática. Sólo son citados y/o usados en contextos lógicos o filosóficos.

Esto es básicamente lo que planteó Ludwig Wittgenstein ([1956]: “Remarks on the Foundations of Mathematics”, G.H. von Wright, R. Rhees, and G.E.M. Anscombe, eds.; Anscombe, trans. (Cambridge: MIT, 1978, revised edition), I, Appendix III; traducción española Alianza Ed.). Es muy crítico de las interpretaciones que se hicieron de esos resultados, incluídas las del propio Gödel, que implican un profundo platonismo metafísico. Dado que sólo se conservaron notas póstumas, la redacción es confusa, y fue descalificado por los académicos, que lo acusaron de no comprender, o incluso menoscabar, a Gödel. Pero a partir de Stuart Shanker ("Gödel's Theorem in Focus", Routledge, 1988) se produce una revalorización de sus críticas, actualizadas por Juliet Floyd y Hilary Putnam [2000]: “A note on Wittgenstein's 'notorious paragraph' about the Gödel theorem”, The Journal of Philosophy, 97, pp. 624-632.

No cuestiona la demostración, sino la interpretación filosófica, de un modo muy redical: demostrado está, pero ¿qué agregó o quitó en la aritmética pura y dura? Además de cuestionar la noción metafísica de "verdad indemostrable".

Lo antedicho no implica desconocer la importancia del trabajo de Gödel; la teoría de la recursión y la de la computabilidad fueron inauguradas por él.
Pero en cuanto a la incompletitud, su importancia es más filosófica que estrictamente matemática o metamatemática, si entendemos esta última como investigación de los métodos y recursos de la primera.

En este paper se comentan debates sobre este tema desde 1988 a la fecha, y se cita numerosos papers actualizados:

https://www.academia.edu/s/c1e7a48b37