Compreensão da resposta de Turing ao problema de Entscheidung

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Peço desculpas se esta pergunta já foi feita antes, mas não consegui encontrar uma duplicata.

Acabei de ler The Annotated Turing e estou um pouco confuso.

Pelo que entendi, o problema do Entscheidung é se existe ou não um algoritmo que pode determinar se uma declaração é comprovável. No artigo, Turing define uma máquina K que provará todas as fórmulas prováveis. Isso parece quase uma solução para o problema, mas mais tarde Turing escreve:

Se a negação do que Gödel demonstrou tivesse sido comprovada, isto é, se, para cada A , A ou -A for possível, devemos ter uma solução imediata do problema de Entscheidung. Pois podemos inventar uma máquina K que provará consecutivamente todas as fórmulas prováveis. Cedo ou tarde, K alcançará A ou -A . Se atingir A , sabemos que A é comprovável. Se atingir -A , então, como K é consistente (Hilbert e Ackermann, p.65), sabemos que A não é comprovável.

O Teorema de Gödel mostrou que algumas afirmações são verdadeiras, mas não prováveis. Acho que o que não entendo é como o resultado de Gödel impede que a máquina K de Turing seja uma solução para o problema do Entscheidung. É tão simples quanto isso: existe alguma fórmula que a máquina K nunca encontrará, portanto continuará funcionando para sempre e nunca concluirá que a fórmula é improvável?

andars
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Sim, é que existem algumas fórmulas para as quais a máquina nunca encontrará uma prova ou desaprovação, para nunca interromper essas entradas.
David Richerby

Respostas:

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O que Gödel mostrou é que não há axiomatização finita de primeira ordem da teoria dos números naturais. O que isso significa é que, se você fornecer uma lista finita de axiomas e esquemas de primeira ordem, o sistema de prova correspondente não poderá provar todas as afirmações verdadeiras sobre os números naturais. Por exemplo, não será capaz de provar sua própria consistência (este é o segundo teorema da incompletude de Gödel). (Um sistema de prova é consistente se não provar uma afirmação e seu inverso.)

A máquina de Turing, quando aplicada a qualquer sistema finito de prova de primeira ordem Π, portanto, não poderá provar nem a afirmação de que Π é consistente nem sua negação.

Obviamente, isso não prova que o próprio Entscheidungsproblem é insolúvel; talvez exista uma abordagem completamente diferente que funcione. Turing foi capaz de mostrar que, de fato, nenhuma abordagem (computável) funciona.

Yuval Filmus
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"A axiomatização finita de primeira ordem da teoria dos números naturais" deve ser "axiomatização computacionalmente enumerável da verdadeira teoria dos números naturais". Um esquema não conta como "um axioma".
21415 Andrej Bauer