Szczypta matematyki

Najważniejsze wyniki Alfreda Tarskiego

Publikacja: 04.04.2009 01:13

[srodtytul]Pojęcie prawdy [/srodtytul]

Do początków XX wieku klasyczne pojęcie prawdy rozumiane było raczej intuicyjnie, zgodnie ze sformułowaniem Arystotelesa: Jest fałszem powiedzieć o tym, co jest, że nie jest, lub o tym, co nie jest, że jest; jest prawdą powiedzieć o tym, co jest, że jest lub o tym, co nie jest, że nie jest. (Przekład. A. Tarskiego.) Tarski jako pierwszy – w sposób niezwykle elegancki i matematycznie precyzyjny – sformułował definicję pojęcia prawdy i cały aparat pojęciowy dotyczący języka i interpretacji wyrażeń.

Według Tarskiego język naturalny (np. polski czy angielski) jest zbyt obszerny, zbyt skomplikowany, by w języku tym możliwe było zdefiniowanie prawdziwości zdań tego języka – w przeciwnym razie stajemy przed problemem znanego paradoksu kłamcy. Tarski skoncentrował więc swoje badania na pojęciu prawdy dla języków sformalizowanych nauk dedukcyjnych (np. matematyki czy podstaw fizyki).

Punktem wyjścia w teorii Tarskiego jest rygorystyczne oddzielenie języka, którego zdania badamy – nazywanego językiem przedmiotowym – od metajęzyka, w którym badany język opisujemy. W metajęzyku analizujemy wyrażenia języka przedmiotowego, ich interpretacje, prawdziwość czy fałszywość.

By uzyskać definicję prawdy, Tarski wprowadził relację spełniania pomiędzy wyrażanymi w języku formułami a ciągami obiektów i interpretacjami. Relacja spełniania zdefiniowana jest przez indukcję – to znaczy warunki definiujące relację spełniania sformułowane są najpierw dla formuł najprostszych po coraz bardziej skomplikowane. W językach sformalizowanych jest to możliwe, ponieważ każde zdanie zbudowane jest z formuł coraz prostszych, aż do nierozkładalnych, wyrażających już tylko zwykłą równość obiektów, albo inną ustaloną z góry relację pomiędzy obiektami z dziedziny interpretacji. Mając pojęcie spełniania Tarski zdefiniował pojęcie prawdy tak: zdanie jest prawdziwe przy danej interpretacji, o ile spełnione jest przy tej interpretacji przez wszystkie ciągi obiektów z dziedziny tej interpretacji.

Konstrukcja Tarskiego daje coś więcej. To nie tylko jedno pojęcie, to raczej cała teoria prawdy – teoria, która rozsławiła Tarskiego jako „człowieka, który zdefiniował prawdę”, czego anegdotycznym świadectwem jest list w Archiwum Tarskiego w Berkeley o takiej oto treści: „Szanowny Profesorze Tarski, Pan zdefiniował prawdę. Zastanawiam się, jak Pan do tego doszedł. Założyłam się z koleżanką z klasy, że Pan mi odpisze. Poważaniem, Patti Rossi”. Na górze Tarski napisał ołówkiem: „Patti przegrała zakład.”

[srodtytul]Semantyka języków naturalnych [/srodtytul]

W latach siedemdziesiątych uczeń Tarskiego, Richard Montague, wykorzystując pojęcie relacji spełniania, zaproponował formalizację semantyki obszernych fragmentów języka naturalnego, w której nazwom własnym przyporządkowane są elementy dziedziny interpretacji, zdaniom wartości logiczne, frazom rzeczownikowym rodziny podzbiorów dziedziny interpretacji, itd. Metody zaproponowane przez Montague są dziś intensywnie badane w dziedzinie komputerowego przetwarzania języków naturalnych.

[srodtytul]Semantyka i poprawność programów komputerowych[/srodtytul]

Teoria Tarskiego była punktem wyjścia dla semantyki języków programowania w tzw. dziedzinach Scotta. Semantyka ta jest dziś szeroko stosowana w metodologii weryfikacji poprawności oprogramowania, to znaczy sprawdzaniu, czy napisany przez programistę program faktycznie robi to, „co poeta miał na myśli”.

[srodtytul]Relacyjne bazy danych [/srodtytul]

Tarski, wspólnie ze współpracownikami, zainicjował badania podstaw matematyki opartych na pojęciu relacji (zamiast pojęcia zbioru). W ten sposób powstała teoria relacji, która miała zastąpić teorię zbiorów. Podobne metody doprowadziły do tzw. relacyjnych baz danych, które niezależnie rozwijał E. F. Codd w latach 60.i 70. Relacyjne bazy danych przyniosły ogromną fortunę wielkiej amerykańskiej firmie komputerowej Oracle.

[srodtytul]Paradoksalny podział kuli [/srodtytul]

Jednym z najbardziej znanych twierdzeń matematycznych jest paradoks Banacha-Tarskiego. Tarski i Banach udowodnili, że dowolnej wielkości kulę (obiekt matematyczny) można rozłożyć na kilka rozłącznych podzbiorów, z których – przy pomocy prostych operacji przesunięć równoległych i obrotów – można następnie utworzyć 2 kule o średnicy (i objętości) takiej samej, jak kula wyjściowa. Dowód polegał na skonstruowaniu takich zbiorów punktów w przestrzeni trójwymiarowej, które w ogóle nie mają objętości. Istota tego paradoksu jest żywo dyskutowana do dziś.

[srodtytul]Rozstrzygalność arytmetyki liczb rzeczywistych [/srodtytul]

Tarski wprowadził szereg pojęć dotyczących rozstrzygalności teorii sformalizowanych. Między innymi udowodnił rozstrzygalność teorii liczb rzeczywistych, to znaczy wskazał algorytm (metodę krok-po-kroku) sprawdzania w sposób mechaniczny i w skończenie wielu krokach, czy dane zdanie sformułowane w języku tej teorii jest prawdziwe. Metoda Tarskiego, znana dziś jako twierdzenie Tarskiego-Seidenberga, jest jednym z fundamentów, na których rozwinęła się dziedzina nazywana obliczeniową geometrią algebraiczną. Pojęcia dotyczące rozstrzygalności są dziś eksploatowane niezwykle intensywnie, przede wszystkim w związku z wielkimi problemami granic możliwości obliczeniowych komputerów, superkomputerów i sieci komputerowych. Dziś ważne jest nie tylko to, czy istnieje metoda rozstrzygania prawdziwości zdań, ale też – o ile taka metoda istnieje – jak wielu kroków obliczeniowych wymaga. Od tego zależy bowiem, jak mocny komputer jest potrzebny do sprawdzania zdań i ile czasu to wymaga. Ogólnie mówiąc, im dłuższe zdanie, tym więcej operacji pomocniczych wymaga sprawdzenie jego prawdziwości, a co za tym idzie więcej czasu na to potrzeba. Od lat 70. zajmuje się tym teoria złożoności obliczeniowej, zupełnie nowa dziedzina usytuowana na pograniczu matematyki i informatyki.

[srodtytul]Bibliografia Tarskiego [/srodtytul]

Tarski zajmował sie wieloma dziedzinami podstaw matematyki. Wszystkie opublikowane przez Tarskiego prace znaleźć można w czterotomowym wydaniu „Alfred Tarski: Collected Papers”, pod redakcją S. R. Givanta i R. N. McKenziego, opublikowanym przez wydawnictwo Birkhauser w 1987 roku. Po polsku prace Tarskiego dotyczące pojęcia prawdy i metalogiki opublikowało pod redakcją J. Zygmunta Wydawnictwo Naukowe PWN w dwóch tomach w 1995 i 2001 roku.

Nauka
Pół na pół. Skąd bierze się taki rozkład wyborczych głosów? Fizycy zbadali zjawisko
Materiał Promocyjny
Jak wygląda nowoczesny leasing
Nauka
Częściowe zaćmienie Słońca już 29 marca. O której godzinie zacząć obserwację?
Nauka
Rekiny wydają dźwięki. Naukowcy nagrali je po raz pierwszy w historii
Nauka
Dlaczego nie pamiętamy pierwszych lat życia? Najnowsze wyniki badań
Materiał Partnera
Kroki praktycznego wdrożenia i operowania projektem OZE w wymiarze lokalnym
Nauka
Przysparzamy problemów ptakom w miastach. Trudno gnieździć się w betonowej dżungli
Materiał Promocyjny
Suzuki Moto Road Show już trwa. Znajdź termin w swoim mieście