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/ NetNews Usenet Archive 1992 #20 / NN_1992_20.iso / spool / sci / math / 11409 < prev    next >
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Text File  |  1992-09-14  |  4.5 KB  |  93 lines

  1. Newsgroups: sci.math
  2. Path: sparky!uunet!sun-barr!cs.utexas.edu!usc!wupost!darwin.sura.net!paladin.american.edu!news.univie.ac.at!email!mips.complang.tuwien.ac.at!rz
  3. From: rz@mips.complang.tuwien.ac.at (Richard Zach)
  4. Subject: Re: Foundational issues
  5. Message-ID: <1992Sep14.144632.21623@email.tuwien.ac.at>
  6. Sender: news@email.tuwien.ac.at
  7. Nntp-Posting-Host: mips.complang.tuwien.ac.at
  8. Reply-To: zach@csdec1.tuwien.ac.at
  9. Organization: Technische Universit"at Wien
  10. References: <92Sep12.101940edt.47512@neat.cs.toronto.edu> <12SEP199214515040@utkvx1.utk.edu>
  11. Distribution: na
  12. Date: Mon, 14 Sep 1992 14:46:32 GMT
  13. Lines: 78
  14.  
  15. In article <12SEP199214515040@utkvx1.utk.edu>, dchatham@utkvx1.utk.edu (Chatham, Doug) writes:
  16. |> In article <92Sep12.101940edt.47512@neat.cs.toronto.edu>,
  17. |>  arnold@cs.toronto.edu (Arnold Rosenbloom) writes...
  18.  
  19. |> >First the number theory text assumes the Peano Axioms, now if we
  20. |> >view these axioms as the specification of a particular set, how
  21. |> >do we know that we have a well defined system. For example, the Peano
  22. |> >axioms assume the existence of a successor function that behaves in a certain
  23. |> >way. How do we know there is a subset of NxN which has the required properties.
  24. |> > 
  25. |> >The other side (set theory) of the coin also presents some problems. 
  26. |> >THat is, the natural
  27. |> >numbers are 'defined' as 0={}, 1={0}, 2={0,1}, ... , n+1={0,...,n}.
  28. |> >But this looks like an inductive definition. So how can you make an inductive
  29. |> >definition (and hope it makes sense) without the natural number system already
  30. |> >there to prove that you have actually defined something?
  31. |> 
  32. |>     I'm not sure what you mean by "well defined system."  However, the 
  33. |> reason we "know" the existence of a successor function is that we ASSUMED it.
  34.  
  35. When you want to talk about numbers, or at least if you want to
  36. give an axiomatic foundation for number theory, you have to start
  37. *somewhere* and the obvious place to do this is by giving
  38. axioms for the natural numbers. The axiom system of Peano is
  39. one such system. You do not have to know anything about
  40. the symbols in the axioms to be able to work with the system,
  41. in particular you dont have to know that there is a function
  42. from N to N that behaves like the axioms want it to (ie
  43. 0 is no successor and two numbers are equal iff their successors
  44. are equal etc). You can develop a whole lot of number theory
  45. just using these axioms (though not all of it: *that* is
  46. G"odels 1st incompleteness theorem).
  47.  
  48. If you want to know what these axioms talk about, in particular,
  49. if you want to know if your system is consistent (I assume that
  50. is what you mean by "well defined") you have to find a *model*.
  51. And to talk about models, you have to lay your foundations deeper,
  52. ie you have to go into set theory. Set theory tells you that
  53. there is a set satisfying the peano axioms, namely the set
  54. of natural numbers.
  55.  
  56. If you even doubt that set theory is a "well defined system"
  57. (which you have every right to do) than you have to prove
  58. the consistency of set theory. Because of G"odel's theorems,
  59. you cannot do that *inside* set theory, and this leads to
  60. an infinite regress. But since most people *believe* that
  61. ZF is consistent, (almost) noone thinks about these things :-)
  62.  
  63. |> Unfortunately, according to Godel we cannot prove the consistency of a
  64. |> number theory including the Peano axioms [without bringing in some larger
  65. |> formal system whose consistency would be unprovable without . . .ad nauseaum,
  66. |> ad infinitum].  So we can't prove the successor function won't cause a 
  67. |> contradiction somehow.
  68.  
  69. Successor is not the problem. You can prove that number theory
  70. only with successor (even with addition--Presburger arithmetic)
  71. is consistent, ie "well defined", inside number theory.
  72.  
  73. And we can even prove the consistency of Peano arithmetic,
  74. but this proof has to use principles stronger than those
  75. of Peano arithmetic. G"odel's 2nd theorem does *not* say that we
  76. cannot prove the consistency of number theory, he says that a
  77. formal number theory cannot do this.
  78.  
  79. |>     Secondly, to make inductive definitions we need to ASSUME the 
  80. |> existence of at least one inductive set.  ZF (Zermelo-Frankel?) set theory
  81. |> makes this assumption an explicit axiom.
  82.  
  83. Yes. Do YOU doubt that there is a set of natural numbers?
  84. Can't you count? ;-)
  85.  
  86. Oh, BTW: if you post that kind of question in
  87. sci.logic next time, you'll get more answers.
  88.  
  89. -- 
  90. Richard Zach                      [zach@csdec1.tuwien.ac.at]
  91. Technische Universitaet Wien, Institut fuer Computersprachen
  92. Resselgasse 3/185.2,     A-1040 Vienna,       Austria/Europe
  93.