Модальная логика — это разновидность логики, используемая для представления утверждений о необходимости и возможности . Она играет важную роль в философии и смежных областях как инструмент для понимания таких понятий, как знание , обязательство и причинность . Например, в эпистемической модальной логике формула может использоваться для представления известного утверждения . В деонтической модальной логике та же самая формула может представлять моральное обязательство. Модальная логика рассматривает выводы, которые порождают модальные утверждения. Например, большинство эпистемических модальных логик рассматривают формулу как тавтологию , представляющую принцип, согласно которому только истинные утверждения могут считаться знанием. Однако эта формула не является тавтологией в деонтической модальной логике, поскольку то, что должно быть истинным, может быть ложным.
Модальные логики — это формальные системы , которые включают унарные операторы, такие как и , представляющие возможность и необходимость соответственно. Например, модальная формула может быть прочитана как «возможно », в то время как может быть прочитана как «обязательно ». В стандартной реляционной семантике для модальной логики формулам присваиваются значения истинности относительно возможного мира . Значение истинности формулы в одном возможном мире может зависеть от значений истинности других формул в других доступных возможных мирах . В частности, является истинным в мире, если является истинным в некотором доступном возможном мире, в то время как является истинным в мире, если является истинным в каждом доступном возможном мире. Существует множество систем доказательств, которые являются обоснованными и полными относительно семантики, получаемой путем ограничения отношения доступности. Например, деонтическая модальная логика D является обоснованной и полной, если требуется, чтобы отношение доступности было последовательным .
Хотя интуиция, лежащая в основе модальной логики, восходит к античности, первые модальные аксиоматические системы были разработаны CI Lewis в 1912 году. Ныне стандартная реляционная семантика появилась в середине двадцатого века из работ Arthur Prior , Jaakko Hintikka и Saul Kripke . Недавние разработки включают альтернативную топологическую семантику, такую как семантика соседства , а также приложения реляционной семантики за пределами ее первоначальной философской мотивации. [1] Такие приложения включают теорию игр , [2] моральную и правовую теорию , [2] веб-дизайн , [2] теорию множеств, основанную на мультивселенной , [3] и социальную эпистемологию . [4]
Модальная логика отличается от других видов логики тем, что она использует модальные операторы, такие как и . Первый обычно читается вслух как «обязательно» и может использоваться для представления таких понятий, как моральное или юридическое обязательство , знание , историческая неизбежность и т. д. Последний обычно читается как «возможно» и может использоваться для представления таких понятий, как разрешение , способность , совместимость с доказательствами . Хотя правильно сформированные формулы модальной логики включают немодальные формулы, такие как , она также содержит модальные, такие как , , , и так далее.
Таким образом, язык базовой пропозициональной логики можно рекурсивно определить следующим образом.
Модальные операторы могут быть добавлены к другим видам логики путем введения правил, аналогичных #4 и #5 выше. Модальная предикатная логика является одним из широко используемых вариантов, который включает такие формулы, как . В системах модальной логики, где и являются дуальными , может быть взято как сокращение для , таким образом устраняя необходимость в отдельном синтаксическом правиле для его введения. Однако отдельные синтаксические правила необходимы в системах, где два оператора не являются взаимоопределяемыми.
Распространенные варианты обозначений включают символы, такие как и в системах модальной логики, используемых для представления знаний, и и в системах, используемых для представления убеждений. Эти обозначения особенно распространены в системах, которые используют несколько модальных операторов одновременно. Например, комбинированная эпистемически-деонтическая логика может использовать формулу, читаемую как «Я знаю, что P разрешено». Системы модальной логики могут включать бесконечно много модальных операторов, различающихся индексами, то есть , , , и так далее.
Стандартная семантика для модальной логики называется реляционной семантикой . В этом подходе истинность формулы определяется относительно точки, которую часто называют возможным миром . Для формулы, содержащей модальный оператор, ее истинностное значение может зависеть от того, что истинно в других доступных мирах. Таким образом, реляционная семантика интерпретирует формулы модальной логики, используя модели, определенные следующим образом. [5]
Множество часто называют вселенной . Бинарное отношение называется отношением доступности , и оно контролирует, какие миры могут «видеть» друг друга для определения того, что является истинным. Например, означает, что мир доступен из мира . То есть, положение дел, известное как является живой возможностью для . Наконец, функция известна как функция оценки. Она определяет, какие атомарные формулы истинны в каких мирах.
Затем мы рекурсивно определяем истинность формулы в мире в модели :
Согласно этой семантике, формула необходима относительно мира , если она выполняется в каждом мире, доступном из . Это возможно, если она выполняется в некотором мире, доступном из . Возможность, таким образом, зависит от отношения доступности , которое позволяет нам выразить относительную природу возможности. Например, мы могли бы сказать, что при наших законах физики люди не могут путешествовать быстрее скорости света, но при других обстоятельствах это могло бы быть возможно. Используя отношение доступности, мы можем перевести этот сценарий следующим образом: во всех мирах, доступных нашему собственному миру, люди не могут путешествовать быстрее скорости света, но в одном из этих доступных миров есть другой мир, доступный из тех миров, но недоступный из нашего собственного, в котором люди могут путешествовать быстрее скорости света.
Выбор отношения доступности сам по себе иногда может быть достаточным для гарантии истинности или ложности формулы. Например, рассмотрим модель, отношение доступности которой является рефлексивным . Поскольку отношение рефлексивно, мы будем иметь это для любого независимо от того, какая функция оценки используется. По этой причине модальные логики иногда говорят о фреймах , которые являются частью реляционной модели, исключающей функцию оценки.
Различные системы модальной логики определяются с помощью фреймовых условий . Фрейм называется:
Логика, вытекающая из этих рамочных условий, такова:
Евклидово свойство вместе с рефлексивностью влечет симметрию и транзитивность. (Евклидово свойство может быть получено также из симметрии и транзитивности.) Следовательно, если отношение доступности R рефлексивно и евклидово, то R также доказуемо симметрично и транзитивно . Следовательно, для моделей S5 R является отношением эквивалентности , поскольку R рефлексивно, симметрично и транзитивно.
Мы можем доказать, что эти фреймы производят тот же набор допустимых предложений, что и фреймы, где все миры могут видеть все другие миры W ( т. е. , где R — это «полное» отношение). Это дает соответствующий модальный граф , который является полностью полным ( т. е. , больше никаких ребер (отношений) не может быть добавлено). Например, в любой модальной логике, основанной на условиях фрейма:
Если мы рассмотрим фреймы на основе общего отношения, то мы можем просто сказать, что
Мы можем убрать пункт о доступности из последнего условия, поскольку в таких полных фреймах тривиально верно для всех w и u , что w R u . Но это не обязательно должно быть так во всех фреймах S5, которые по-прежнему могут состоять из нескольких частей, которые полностью связаны между собой, но все еще отсоединены друг от друга.
Все эти логические системы также могут быть определены аксиоматически, как показано в следующем разделе. Например, в S5 аксиомы , и (соответствующие симметрии , транзитивности и рефлексивности , соответственно) выполняются, тогда как по крайней мере одна из этих аксиом не выполняется в каждой из других, более слабых логик.
Модальная логика также интерпретировалась с использованием топологических структур. Например, Внутренняя семантика интерпретирует формулы модальной логики следующим образом.
Топологическая модель — это кортеж , где — топологическое пространство , а — функция оценки, которая отображает каждую атомарную формулу в некоторое подмножество . Базовая внутренняя семантика интерпретирует формулы модальной логики следующим образом:
Топологические подходы включают в себя реляционные подходы, допуская ненормальные модальные логики . Дополнительная структура, которую они предоставляют, также позволяет прозрачный способ моделирования определенных концепций, таких как доказательства или обоснования, которые имеются для чьих-либо убеждений. Топологическая семантика широко используется в недавних работах по формальной эпистемологии и имеет предшественников в более ранних работах, таких как логика контрфактуальностей Дэвида Льюиса и Ангелики Кратцер .
Первые формализации модальной логики были аксиоматическими . Многочисленные вариации с очень разными свойствами были предложены с тех пор, как CI Lewis начал работать в этой области в 1912 году. Хьюз и Крессвелл (1996), например, описывают 42 нормальных и 25 ненормальных модальных логик. Земан (1973) описывает некоторые системы, которые Хьюз и Крессвелл опускают.
Современные трактовки модальной логики начинаются с дополнения исчисления высказываний двумя унарными операциями, одна из которых обозначает «необходимость», а другая — «возможность». Нотация CI Lewis , широко используемая с тех пор, обозначает «обязательно p » префиксным «квадратом» (□ p ), область действия которого устанавливается скобками. Аналогично, префиксный «ромб» (◇ p ) обозначает «возможно p ». Подобно квантификаторам в логике первого порядка , «обязательно p » (□ p ) не предполагает, что диапазон квантификации (множество возможных доступных миров в семантике Крипке ) непустой, тогда как «возможно p » (◇ p ) часто неявно предполагает (а именно, что множество возможных доступных миров непусто). Независимо от нотации, каждый из этих операторов определяется в терминах другого в классической модальной логике:
Следовательно, □ и ◇ образуют двойственную пару операторов.
Во многих модальных логиках операторы необходимости и возможности удовлетворяют следующим аналогам законов де Моргана из булевой алгебры :
Какие именно аксиомы и правила должны быть добавлены к исчислению высказываний , чтобы создать пригодную для использования систему модальной логики, является вопросом философского мнения, часто обусловленного теоремами, которые хотят доказать; или, в компьютерной науке, это вопрос того, какой вид вычислительной или дедуктивной системы хотят смоделировать. Многие модальные логики, известные под общим названием нормальных модальных логик , включают следующее правило и аксиому:
Самая слабая нормальная модальная логика , названная « K » в честь Сола Крипке , является просто исчислением высказываний, дополненным □, правилом N и аксиомой K. K слаба в том, что она не может определить, может ли высказывание быть необходимым, но только условно необходимым . То есть, это не теорема K , что если □ p истинно, то □□ p истинно, т. е. что необходимые истины «необходимо необходимы». Если такие затруднения считаются надуманными и искусственными, этот недостаток K не является большим. В любом случае, разные ответы на такие вопросы приводят к разным системам модальной логики.
Добавление аксиом к K приводит к другим известным модальным системам. В K нельзя доказать , что если " p необходимо", то p истинно. Аксиома T исправляет этот дефект:
T выполняется в большинстве, но не во всех модальных логиках. Земан (1973) описывает несколько исключений, таких как S1 0 .
Другие известные элементарные аксиомы:
Они дают системы (аксиомы выделены жирным шрифтом, системы — курсивом):
K через S5 образуют вложенную иерархию систем, составляющих ядро нормальной модальной логики . Но для определенных систем могут быть подходящими определенные правила или наборы правил. Например, в деонтической логике ( Если должно быть, что p , то разрешено, что p ) кажется подходящим, но мы, вероятно, не должны включать это . Фактически, делать так — значит совершать натуралистическую ошибку (т. е. утверждать, что то, что естественно, также хорошо, говоря, что если p имеет место, то p должно быть разрешено).
Обычно используемая система S5 просто делает все модальные истины необходимыми. Например, если p возможно, то «необходимо», чтобы p возможно. Также, если p необходимо, то необходимо, чтобы p необходимо. Были сформулированы другие системы модальной логики, отчасти потому, что S5 не описывает все виды интересующей модальности.
Последовательные исчисления и системы естественной дедукции были разработаны для нескольких модальных логик, но оказалось сложным объединить общность с другими характеристиками, ожидаемыми от хороших структурных теорий доказательств , такими как чистота (теория доказательств не вводит внелогические понятия, такие как метки) и аналитичность (логические правила поддерживают чистое понятие аналитического доказательства ). Более сложные исчисления были применены к модальной логике для достижения общности. [ необходима цитата ]
Аналитические таблицы представляют собой наиболее популярный метод принятия решений для модальной логики. [6]
Модальности необходимости и возможности называются алетическими модальностями. Их также иногда называют специальными модальностями, от латинского species . Модальная логика была впервые разработана для работы с этими понятиями, и только потом была распространена на другие. По этой причине, или, возможно, из-за их известности и простоты, необходимость и возможность часто небрежно рассматриваются как предмет модальной логики. Более того, легче понять смысл релятивизации необходимости, например, к юридической, физической, номологической , эпистемической и т. д., чем понять смысл релятивизации других понятий.
В классической модальной логике предложение называется
В классической модальной логике, следовательно, понятие возможности или необходимости может быть принято за базовое, где эти другие понятия определяются в терминах этого понятия в манере дуальности Де Моргана . Интуиционистская модальная логика рассматривает возможность и необходимость как не идеально симметричные.
Например, предположим, что, идя в магазин, мы проходим мимо дома Фридриха и замечаем, что свет выключен. На обратном пути мы замечаем, что он включен.
(Разумеется, эта аналогия не применяет алетическую модальность по -настоящему строго; для этого ей пришлось бы аксиоматически сделать такие утверждения, как «люди не могут воскреснуть из мертвых», «Сократ был человеком, а не бессмертным вампиром» и «мы не принимали галлюциногенные препараты, которые заставляли нас ложно верить, что свет был включен», и так до бесконечности . Абсолютная уверенность в истинности или ложности существует только в смысле логически построенных абстрактных понятий, таких как «невозможно нарисовать треугольник с четырьмя сторонами» и «все холостяки не женаты».)
Для тех, у кого возникают трудности с концепцией чего-то возможного, но не истинного, значение этих терминов может стать более понятным, если подумать о множественных «возможных мирах» (в смысле Лейбница ) или «альтернативных вселенных»; что-то «необходимое» истинно во всех возможных мирах, что-то «возможное» истинно по крайней мере в одном возможном мире. Эти «семантики возможных миров» формализуются с помощью семантики Крипке .
Что-то физически или номически возможно, если это допускается законами физики . [ требуется ссылка ] Например, считается, что современная теория допускает существование атома с атомным номером 126, [7] даже если таких атомов не существует. Напротив, хотя логически возможно ускориться сверх скорости света , [8] современная наука утверждает, что это физически невозможно для материальных частиц или информации. [9]
Философы [ кто? ] спорят, имеют ли объекты свойства, независимые от тех, которые диктуются научными законами. Например, может быть метафизически необходимо, как считали некоторые сторонники физикализма , чтобы все мыслящие существа имели тела [10] и могли ощущать течение времени . Сол Крипке утверждал, что у каждого человека обязательно есть родители, которые у него есть: любой человек с разными родителями не был бы тем же человеком. [11]
Метафизическая возможность считалась более ограничивающей, чем голая логическая возможность [12] (т. е. метафизически возможно меньше вещей, чем логически). Однако ее точное отношение (если таковое имеется) к логической возможности или к физической возможности является предметом спора. Философы [ кто? ] также не согласны с тем, необходимы ли метафизические истины просто «по определению», или они отражают некоторые глубинные факты о мире или что-то совершенно иное.
Эпистемические модальности (от греческого episteme , знание) имеют дело с определенностью предложений. Оператор □ переводится как «x уверен, что…», а оператор ◇ переводится как «Насколько известно x, может быть верно, что…» В обычной речи метафизические и эпистемические модальности часто выражаются схожими словами; могут помочь следующие контрасты:
Человек, Джонс, мог бы обоснованно сказать оба: (1) «Нет, существование Бигфута невозможно ; я в этом совершенно уверен»; и (2) «Конечно, существование Бигфута возможно ». Под (1) Джонс подразумевает, что, учитывая всю доступную информацию, не остается никаких сомнений относительно существования Бигфута. Это эпистемическое утверждение. Под (2) он делает метафизическое утверждение о возможности существования Бигфута, даже если он этого не делает : нет никаких физических или биологических причин, по которым крупные, безперые, двуногие существа с густой шерстью не могли бы существовать в лесах Северной Америки (независимо от того, существуют они там или нет). Аналогично, «человек, читающий это предложение, может быть ростом четырнадцати футов и иметь имя Чад» является метафизически верным (такой человек не будет каким-то образом отстранен от этого из-за своего роста и имени), но не является алетически верным, если только вы не соответствуете этому описанию, и не является эпистемически верным, если известно, что люди ростом четырнадцать футов никогда не существовали.
С другой стороны, Джонс мог бы сказать: (3) «Возможно , что гипотеза Гольдбаха истинна; но также возможно , что она ложна», а также (4) «если она истинна , то она обязательно истинна, а не, возможно, ложна». Здесь Джонс имеет в виду, что эпистемически возможно , что она истинна или ложна, насколько ему известно (гипотеза Гольдбаха не была доказана ни как истинная, ни как ложная), но если есть доказательство (до сих пор не найденное), то оно показало бы, что логически невозможно, чтобы гипотеза Гольдбаха была ложной — не может быть набора чисел, который ее нарушает. Логическая возможность — это форма алетической возможности; (4) утверждает, возможно ли (т. е. логически говоря), что математическая истина была ложной, но (3) утверждает только, возможно ли, насколько известно Джонсу (т. е. говоря о достоверности), что математическое утверждение конкретно либо истинно, либо ложно, и поэтому Джонс снова не противоречит себе. Стоит отметить, что Джонс не обязательно прав: возможно (эпистемически), что гипотеза Гольдбаха одновременно верна и недоказуема.
Эпистемические возможности также влияют на реальный мир таким образом, каким метафизические возможности не влияют. Метафизические возможности влияют на то, каким мог бы быть мир, но эпистемические возможности влияют на то, каким может быть мир (насколько нам известно). Предположим, например, что я хочу знать, брать ли мне зонтик перед уходом. Если вы скажете мне «возможно , что на улице идет дождь» — в смысле эпистемической возможности — то это повлияет на то, возьму ли я зонтик. Но если вы просто скажете мне, что «возможно, что на улице идет дождь» — в смысле метафизической возможности — то я не стану лучше от этого модального просветления.
Некоторые особенности эпистемической модальной логики являются предметом споров. Например, если x знает, что p , знает ли x , что он знает, что p ? То есть, должно ли □ P → □□ P быть аксиомой в этих системах? Хотя ответ на этот вопрос неясен, [13] есть по крайней мере одна аксиома, которая обычно включается в эпистемическую модальную логику, потому что она минимально верна для всех нормальных модальных логик (см. раздел об аксиоматических системах):
Был поставлен под сомнение вопрос о том, следует ли считать эпистемическую и алетическую модальности отдельными друг от друга. Критика утверждает, что нет никакой реальной разницы между «истиной в мире» (алетической) и «истиной в сознании индивидуума» (эпистемической). [14] Исследование не обнаружило ни одного языка, в котором алетическая и эпистемическая модальности формально различаются, например, посредством грамматического наклонения . [15]
Временная логика — это подход к семантике выражений с временем , то есть выражений с оговорками когда. Некоторые выражения, такие как «2 + 2 = 4», истинны всегда, в то время как временные выражения, такие как «Джон счастлив», истинны только иногда.
В темпоральной логике конструкции времени рассматриваются в терминах модальностей, где стандартный метод формализации разговора о времени заключается в использовании двух пар операторов, одной для прошлого и одной для будущего (P будет просто означать «в настоящее время имеет место, что P»). Например:
Тогда есть по крайней мере три модальные логики, которые мы можем развить. Например, мы можем установить, что,
Или мы можем обменять эти операторы, чтобы иметь дело только с будущим (или прошлым). Например,
или,
Операторы F и G могут показаться изначально чуждыми, но они создают нормальные модальные системы . F P то же самое, что ¬ G ¬ P . Мы можем объединить вышеуказанные операторы для формирования сложных утверждений. Например, P P → □ P P говорит (фактически), Все, что является прошлым и истинным, необходимо .
Кажется разумным сказать, что, возможно, завтра пойдет дождь, а возможно, и нет; с другой стороны, поскольку мы не можем изменить прошлое, если верно, что вчера шел дождь, то не может быть верным, что вчера дождя могло не быть. Кажется, что прошлое «фиксировано» или необходимо, в том смысле, в котором будущее не является таковым. Иногда это называют случайной необходимостью . Но если прошлое «фиксировано», и все, что есть в будущем, в конечном итоге окажется в прошлом, то кажется правдоподобным сказать, что будущие события также необходимы.
Аналогично, проблема будущих контингентов рассматривает семантику утверждений о будущем: является ли сейчас истинным одно из утверждений «Завтра будет морское сражение» или «Завтра не будет морского сражений»? Рассмотрение этого тезиса привело Аристотеля к отказу от принципа двузначности утверждений о будущем.
Дополнительные бинарные операторы также имеют отношение к временной логике (см. Линейная временная логика ).
Версии темпоральной логики могут использоваться в информатике для моделирования компьютерных операций и доказательства теорем о них. В одной версии ◇ P означает «в будущем времени вычисления возможно, что состояние компьютера будет таким, что P будет истинным»; □ P означает «во всех будущих моментах вычисления P будет истинным». В другой версии ◇ P означает «в непосредственно следующем состоянии вычисления P может быть истинным»; □ P означает «в непосредственно следующем состоянии вычисления P будет истинным». Они отличаются выбором отношения доступности . (P всегда означает «P является истинным в текущем состоянии компьютера».) Эти два примера включают недетерминированные или не полностью понятые вычисления; существует много других модальных логик, специализированных для различных типов анализа программ. Каждая из них естественным образом приводит к немного отличающимся аксиомам.
Аналогично разговор о морали или об обязательствах и нормах в целом, похоже, имеет модальную структуру. Разница между «Ты должен сделать это» и «Ты можешь сделать это» очень похожа на разницу между «Это необходимо» и «Это возможно». Такая логика называется деонтической , от греческого слова «долг».
В деонтических логиках обычно отсутствует аксиома T , семантически соответствующая рефлексивности отношения доступности в семантике Крипке : в символах, . Интерпретируя □ как «обязательно, что», T неформально говорит, что всякое обязательство истинно. Например, если обязательно не убивать других (т. е. убийство морально запрещено), то T подразумевает, что люди на самом деле не убивают других. Следствие, очевидно, ложно.
Вместо этого, используя семантику Крипке , мы говорим, что хотя наш собственный мир не реализует все обязательства, доступные ему миры реализуют их (т.е. T выполняется в этих мирах). Эти миры называются идеализированными мирами. P является обязательным по отношению к нашему собственному миру, если во всех идеализированных мирах, доступных нашему миру, P выполняется. Хотя это была одна из первых интерпретаций формальной семантики, недавно она подверглась критике. [16]
Еще один принцип, который часто (по крайней мере традиционно) принимается как деонтический принцип, — это D , , который соответствует серийности (или расширяемости или неограниченности) отношения доступности. Это воплощение кантовской идеи о том, что «должен подразумевать может». (Очевидно, что «может» можно интерпретировать в различных смыслах, например, в моральном или алетическом смысле.)
Когда мы пытаемся формализовать этику с помощью стандартной модальной логики, мы сталкиваемся с некоторыми проблемами. Предположим, что у нас есть предложение K : вы украли немного денег, и другое, Q : вы украли небольшую сумму денег. Теперь предположим, что мы хотим выразить мысль, что «если вы украли немного денег, это должна быть небольшая сумма денег». Есть два вероятных кандидата,
Но (1) и K вместе влекут за собой □ Q , что говорит о том, что должно быть так, что вы украли небольшую сумму денег. Это, конечно, неправильно, потому что вы вообще ничего не должны были украсть. И (2) тоже не работает: если правильное представление «если вы украли немного денег, то это должна быть небольшая сумма» — это (2), то правильное представление (3) «если вы украли немного денег, то это должна быть большая сумма» — это . Теперь предположим (что кажется разумным), что вы не должны ничего воровать, или . Но тогда мы можем вывести через и ( контрапозитив к ); так что предложение (3) следует из нашей гипотезы (конечно, та же логика показывает предложение (2)). Но это не может быть правильным, и это неправильно, когда мы используем естественный язык. Говорить кому-то, что он не должен воровать, определенно не означает, что он должен украсть большие суммы денег, если он действительно занимается воровством. [17]
Доксастическая логика касается логики убеждений (некоторого набора агентов). Термин доксастический происходит от древнегреческого doxa , что означает «убеждение». Обычно доксастическая логика использует □, часто записываемый как «B», для обозначения «Считается, что» или, применительно к конкретному агенту s, «Считается, что s».
В наиболее распространенной интерпретации модальной логики рассматриваются « логически возможные миры». Если утверждение истинно во всех возможных мирах , то это необходимая истина. Если утверждение оказывается истинным в нашем мире, но не является истинным во всех возможных мирах, то это условная истина. Утверждение, которое истинно в некотором возможном мире (не обязательно в нашем собственном), называется возможной истиной.
В рамках этой «идиомы возможных миров», чтобы утверждать, что существование Бигфута возможно, но не реально, говорят: «Существует некий возможный мир, в котором Бигфут существует; но в реальном мире Бигфут не существует». Однако неясно, к чему нас обязывает это утверждение. Действительно ли мы утверждаем существование возможных миров, столь же реальных, как и наш реальный мир, просто не реальных? Сол Крипке считает, что «возможный мир» — это не совсем правильное название, что термин «возможный мир» — это просто полезный способ визуализации концепции возможности. [18] Для него предложения «вы могли бы выбросить 4 вместо 6» и «существует возможный мир, в котором вы выбросили 4, но вы выбросили 6 в реальном мире» не являются существенно разными утверждениями и ни одно из них не обязывает нас к существованию возможного мира. [19] Дэвид Льюис , с другой стороны, прославился тем, что стиснул зубы, утверждая, что все возможные миры столь же реальны, как и наш собственный, и что то, что отличает наш мир как актуальный , это просто то, что он действительно наш мир – этот мир. [20] Эта позиция является основным принципом « модального реализма ». Некоторые философы отказываются поддерживать любую версию модального реализма, считая ее онтологически экстравагантной, и предпочитают искать различные способы перефразировать эти онтологические обязательства. Роберт Адамс считает, что «возможные миры» лучше рассматривать как «мировые истории» или последовательные наборы предложений. Таким образом, возможно, что вы выбросили 4, если такое положение дел можно описать связно. [21]
Специалисты по информатике обычно выбирают весьма специфическую интерпретацию модальных операторов, специализированную для конкретного вида анализируемых вычислений. Вместо «всех миров» у вас могут быть «все возможные следующие состояния компьютера» или «все возможные будущие состояния компьютера».
Модальные логики начали использоваться в таких областях гуманитарных наук, как литература, поэзия, искусство и история. [22] [23] В философии религии модальные логики обычно используются в аргументах в пользу существования Бога . [24]
Основные идеи модальной логики восходят к античности. Аристотель разработал модальную силлогистику в книге I своей «Предыдущей аналитики» (гл. 8–22), которую Теофраст попытался улучшить. [25] В работе Аристотеля также есть отрывки, такие как знаменитый аргумент о морском сражении в De Interpretatione §9, которые теперь рассматриваются как предвосхищения связи модальной логики с потенциальностью и временем. В эллинистический период логики Диодор Крон , Филон Диалектик и стоик Хрисипп каждый разработал модальную систему, которая учитывала взаимоопределяемость возможности и необходимости, принимала аксиому T (см. ниже) и объединяла элементы модальной логики и темпоральной логики в попытках решить пресловутый Главный аргумент . [26] Самая ранняя формальная система модальной логики была разработана Авиценной , который в конечном итоге разработал теорию « временно- модальной» силлогистики. [27] Модальная логика как самосознающий субъект многим обязана трудам схоластов , в частности Уильяма Оккама и Джона Дунса Скота , которые рассуждали неформально в модальной манере, в основном для анализа утверждений о сущности и акциденции .
В 19 веке Хью Макколл внес новаторский вклад в модальную логику, но не получил особого признания. [28] CI Lewis основал современную модальную логику в серии научных статей, начиная с 1912 года с «Импликации и алгебры логики». [29] [30] Льюис был вынужден изобрести модальную логику, и в частности строгую импликацию , на том основании, что классическая логика допускает парадоксы материальной импликации, такие как принцип, согласно которому ложь подразумевает любое предложение . [31] Эта работа достигла кульминации в его книге 1932 года «Символическая логика» (совместно с CH Langford ), [32] в которой были представлены пять систем S1 – S5 .
После Льюиса модальная логика привлекала мало внимания в течение нескольких десятилетий. Николас Решер утверждал, что это произошло потому, что Бертран Рассел отверг ее. [33] Однако Ян Дейноцка выступил против этой точки зрения, заявив, что модальная система, которую Дейноцка называет «MDL», описана в работах Рассела, хотя Рассел действительно считал, что концепция модальности «возникла из смешения пропозиций с пропозициональными функциями », как он писал в «Анализе материи» . [34]
Рут К. Баркан (позже Рут Баркан Маркус ) разработала первые аксиоматические системы квантифицированной модальной логики — расширения первого и второго порядка S2 , S4 и S5 Льюиса . [35] [36] [37] Артур Норман Прайор предупредил ее о необходимости хорошо подготовиться к дебатам относительно квантифицированной модальной логики с Уиллардом Ван Орманом Куайном из-за предубеждений против модальной логики. [38]
Современная эра модальной семантики началась в 1959 году, когда Сол Крипке (тогда всего лишь 18-летний студент Гарвардского университета ) представил ныне стандартную семантику Крипке для модальной логики. Обычно ее называют семантикой «возможных миров». Крипке и А. Н. Прайор ранее довольно долго переписывались. Семантика Крипке в основе своей проста, но доказательства облегчаются с помощью семантических таблиц или аналитических таблиц , как объясняет Э. У. Бет .
AN Prior создал современную темпоральную логику , тесно связанную с модальной логикой, в 1957 году, добавив модальные операторы [F] и [P], означающие «в конечном итоге» и «ранее». Vaughan Pratt представил динамическую логику в 1976 году. В 1977 году Amir Pnueli предложил использовать темпоральную логику для формализации поведения непрерывно работающих параллельных программ . Разновидности темпоральной логики включают пропозициональную динамическую логику (PDL), (пропозициональную) линейную темпоральную логику (LTL), логику дерева вычислений (CTL), логику Хеннесси–Милнера и T. [ необходимо разъяснение ]
Математическая структура модальной логики, а именно булевы алгебры , дополненные унарными операциями (часто называемые модальными алгебрами ), начала появляться с доказательством Дж. К. К. Маккинси 1941 года, что S2 и S4 разрешимы, [39] и достигла полного расцвета в работе Альфреда Тарского и его ученика Бьярни Йонссона (Йонссон и Тарский 1951–52). Эта работа показала, что S4 и S5 являются моделями внутренней алгебры , надлежащим расширением булевой алгебры, изначально разработанным для захвата свойств внутренних и замыкающих операторов топологии . Тексты по модальной логике обычно делают немного больше, чем упоминают ее связи с изучением булевых алгебр и топологии . Для тщательного обзора истории формальной модальной логики и связанной с ней математики см. Роберт Голдблатт (2006). [40]