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定理已证明

哥德尔第二不完备定理

命题陈述

设 FF 是满足第一不完备定理假设的相容形式系统,记 Con(F)\mathrm{Con}(F) 为表达“FF 中不存在矛盾的证明”的算术命题。那么 FF 无法证明 Con(F)\mathrm{Con}(F)。

为什么成立?

证明第一不完备定理的整个论证本身可以在 FF 内部完成并被验证,从而得到 F⊢Con(F)→GF\vdash \mathrm{Con}(F)\to G(GG 即第一定理中的命题)。如果 FF 还能证明 Con(F)\mathrm{Con}(F),那么就能证明 GG,这与第一定理矛盾。因此,任何足够强的相容系统都无法在内部证实自身的相容性。

证明思路

把第一不完备定理的整个证明形式化为一列可在 FF 内部推导的算术命题(这需要小心处理:可证性谓词 Prf\mathrm{Prf} 须满足希尔伯特-伯奈斯可证性条件),从而得到 F⊢Con(F)→GF\vdash \mathrm{Con}(F)\to G;由第一定理(假设相容)知 F⊬GF\nvdash G,于是 F⊬Con(F)F\nvdash \mathrm{Con}(F)。

证明者

用到此定理的主题

相关定理

分步证明

该定理暂无分步证明。

参考文献

  1. Kurt Gödel (1931). Über formal unentscheidbare Sätze der Principia Mathematica und verwandter Systeme I · DOI:10.1007/s00605-006-0423-7
  2. Martin Davis (ed.) (1965). The Undecidable