Handbook of Mathematical Logic (Studies in Logic and the Foundations of Mathematics)

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出版者:North Holland
作者:Barwise, J.
出品人:
页数:179
译者:
出版时间:1982-03-01
价格:USD 144.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780444863881
丛书系列:Studies in Logic and the Foundations of Mathematics
图书标签:
  • 数理逻辑
  • 数学
  • 证明论
  • 可计算性理论
  • 逻辑
  • 递归论
  • 语言学
  • 模型论
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  • Learning Mathematics
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具体描述

The Handbook of Mathematical Logic is an attempt to share with the entire mathematical community some modern developments in logic. We have selected from the wealth of topics available some of those which deal with the basic concerns of the subject, or are particularly important for applications to other parts of mathematics, or both.

Mathematical logic is traditionally divided into four parts: model theory, set theory, recursion theory and proof theory. We have followed this division, for lack of a better one, in arranging this book. It made the placement of chapters where there is interaction of several parts of logic a difficult matter, so the division should be taken with a grain of salt. Each of the four parts begins with a short guide to the chapters that follow. The first chapter or two in each part are introductory in scope. More advanced chapters follow, as do chapters on applied or applicable parts of mathemat- ical logic. Each chapter is definitely written for someone who is not a specialist in the field in question. On the other hand, each chapter has its own intended audience which varies from chapter to chapter. In particular, there are some chapters which are not written for the general mathematician, but rather are aimed at logicians in one field by logicians in another.

We hope that many mathematicians will pick up this book out of idle curiosity and leaf through it to get a feeling for what is going on in another part of mathematics. It is hard to imagine a mathematician who could spend ten minutes doing this without wanting to pursue a few chapters, and the introductory sections of others, in some detail. It is an opportunity that hasn’t existed before and is the reason for the Handbook.

数理逻辑手册(逻辑与数学基础研究丛书) 一本深度探索逻辑学核心概念、分支领域及其与数学基础紧密联系的权威性著作。 本书并非一本探讨特定逻辑系统或应用领域的入门读物,而是旨在为研究人员、高级学生和专业学者提供一个全面、详尽的参考框架,用于理解和掌握数理逻辑的广阔图景及其在现代科学哲学和理论计算机科学中的关键作用。它聚焦于逻辑学的结构性原理、形式化方法的严谨性,以及逻辑工具在数学基础(Foundations of Mathematics)领域所扮演的核心角色。 第一部分:经典逻辑与形式系统 本部分系统地回顾和深入分析了数理逻辑的基石——经典命题演算和一阶谓词演算。它不仅仅停留在介绍基本语法和语义的层面,而是着重于这些形式系统的元理论性质。 命题演算的完备性与紧致性: 深入探讨了真值函数完备性的证明技术,并详细阐述了模型论视角下的紧致性定理,分析其在证明存在性结果中的强大威力,例如使用超积或紧致性来构造特定模型。 一阶逻辑的深度剖析: 对一阶逻辑的语言、推导系统(如自然演绎、序列演算或公理系统)进行了细致的对比和分析。重点在于哥德尔完备性定理的精确表述及其证明的结构。该部分详尽考察了如何使用归谬法和“向外扩张”的技巧来构建满足特定属性的模型,为后续的非经典逻辑打下坚实基础。 可证性与递归论的初步接触: 在讨论一阶逻辑的强大表达能力时,不可避免地触及到可证性(Provability)的概念。本部分将介绍如何使用图灵机或$mu$-递归函数对算术语言进行编码,为即将到来的哥德尔不完备性定理奠定形式化的工具基础。 第二部分:数学基础与不可判定性 本部分是本书的核心,它直接回应了二十世纪初数学界对自身基础进行严格审视的需求,尤其关注哥德尔不完备性定理的深刻内涵及其对数学实在论的冲击。 哥德尔不完备性定理的严格论证: 不满足于对定理的浅层描述,本书将提供清晰、可复现的证明。这包括详细讲解如何构建自指公式(使用算术化技术),如何编码“可证明性”谓词,并最终推导出:在任何足够强大的、一致的、可递归枚举的算术形式系统中,必然存在无法被证明亦无法被证伪的算术命题。此外,还将探讨第二不完备性定理及其在证明系统强度上的限制。 递归论(可计算性理论)的核心概念: 本部分全面梳理了决定性问题(Entscheidungsproblem)的失败。从图灵机模型(包括RAM模型和基于寄存器的模型)的精确定义出发,深入分析了停机问题的不可判定性。将递归函数、图灵可计算性、$lambda$-演算以及$mu$-递归函数等不同模型之间的有效等价性进行论证,从而确立了计算性理论的稳固性。 递归可枚举集与判定性: 探讨了递归可枚举集(R.E. sets)的性质,特别是其与一阶逻辑的词项集(Set of theorems)之间的深刻联系。通过邱奇-图灵论题(Church-Turing Thesis)的哲学意义,讨论了哪些问题本质上是不可计算的。 第三部分:模型论——结构与语义的桥梁 模型论提供了一种强大的视角,用以研究形式语言与数学结构之间的关系。本部分侧重于抽象结构和它们的性质。 基本概念与初等模型: 详细介绍了模型(M)、结构(A)、满足关系($vDash$)的定义。重点关注基本子结构、同态和同构的概念,并分析了它们的传递性。 超积与初等链: 深入讲解了洛文海姆-斯科伦定理(Löwenheim-Skolem Theorem)的两个方面——上向和下向。特别是对超积(Ultraproduct)的构造方法进行了详尽的阐述,展示了如何使用它来证明存在具有不可数基数的模型,即使语言本身是可数的。随后,讨论了初等链(Elementary Chains),并利用反射原理来理解模型的局部性质如何传递到全局。 完全性与范畴性: 分析了完全理论(Complete Theories)的性质,例如,一个理论是完全的当且仅当对于任何句子$phi$,该理论要么证明$phi$,要么证明$ egphi$。更进一步,探讨了范畴性(Categoricity)的概念,即一个理论是否只有一个(至多同构意义上)模型,并将其与$omega$-稳定性($omega$-stability)联系起来。 第四部分:非经典逻辑与集合论基础 随着对经典逻辑局限性的认识加深,本部分转向那些在哲学或特定数学领域中具有重要地位的替代性逻辑系统,并回顾了集合论作为数学基础的地位。 模态逻辑(Modal Logic): 侧重于Kripke语义(Possible Worlds Semantics)。本书将介绍不同模态系统的公理(如T, B, S4, S5),并精确描述了这些公理如何在可达性关系(Accessibility Relation)的属性(如自反性、对称性、传递性)上得到体现。重点在于模态逻辑在理解必然性、可能性和知识等概念上的应用。 直觉主义逻辑(Intuitionistic Logic): 与经典逻辑进行对比,着重于 Brouwer-Heyting-Kolmogorov (BHK) 解释,即证明的构造性含义。详细分析了直觉主义逻辑如何拒绝排中律(Law of Excluded Middle)和双重否定消除律(Double Negation Elimination),以及它在构造性数学中的应用。 策梅洛-弗兰克尔集合论(ZF)与选择公理(AC): 本部分将ZF集合论置于数学基础的核心地位。讨论了选择公理(AC)的非构造性本质,并详细介绍哥德尔构造的可定义宇宙(Constructible Universe, L),以及力透性(Forcing)方法。通过分析独立性证明(如对AC和连续统假设的独立性),展示了公理化集合论的边界,以及不同公理选择对数学结构所产生的后果。 结论:逻辑学的跨学科视野 本书在结尾处将逻辑工具的应用领域进行宏观梳理。它强调数理逻辑并非孤立的理论分支,而是深刻影响着理论计算机科学(如类型论、程序语义)、人工智能(如知识表示和推理)、哲学(如认知科学和语言哲学)等多个前沿领域。它为读者提供了理解这些领域深层结构所需的严格形式化语言和批判性思维框架。 本书特点: 严格性与深度: 证明过程力求严谨,不跳过关键的技术细节。 元理论焦点: 大量篇幅用于分析逻辑系统的自身属性(如可证性、有效性、完备性)。 历史背景嵌入: 讨论与20世纪逻辑学家的核心问题和争论紧密结合。 面向研究: 适合具有一定数理基础,寻求深入理解逻辑学核心理论的读者。

作者简介

Jon Barwise

Kenneth Jon Barwise (June 29, 1942 – March 5, 2000) was an American mathematician, philosopher and logician who proposed some fundamental revisions to the way that logic is understood and used.

Born in Independence, Missouri to Kenneth T. and Evelyn, he was a precocious child.

A pupil of Solomon Feferman at Stanford University, Barwise started his research in infinitary logic. After positions as assistant professor at the Universities of Yale and Wisconsin, during which time his interests turned to natural language, he returned to Stanford in 1983 to direct the Center for the Study of Language and Information. He began teaching at Indiana University in 1990. He was elected a Fellow of the American Academy of Arts and Sciences in 1999.[1]

Barwise contended that, by being explicit about the context in which a proposition is made, the situation, many problems in the application of logic can be eliminated. He sought ... to understand meaning and inference within a general theory of information, one that takes us outside the realm of sentences and relations between sentences of any language, natural or formal. In particular, he claimed that such an approach resolved the liar paradox. He made use of Peter Aczel's non-well-founded set theory in understanding "vicious circles" of reasoning.

Barwise, along with his former colleague at Stanford John Etchemendy, was the author of the popular logic textbook Language, Proof and Logic. Unlike the Handbook which was a survey of the state of the art of Mathematical Logic c. 1975, this work targeted elementary logic. The text is notable for including computer-aided homework problems, some of which provide visual representations of logical problems. During his time at Stanford, he was also the first Director of the Symbolic Systems Program, an interdepartmental degree program focusing on the relationships between cognition, language, logic, and computation. The K. Jon Barwise Award for Distinguished Contributions to the Symbolic Systems Program has been given periodically since 2001.

目录信息

Foreword
Contributors
PART A: MODEL THEORY
Guide to Part A
A.l. An introduction to first-order logic, Jon Barwise
A.2. Fundamentals of model theory, H. Jerome Keisler
A.3. Ultraproducts for algebraists, Paul C. Eklof
A.4. Model completeness, Angus Macintyre
A.5. Homogenous sets, Michael Morley
A.6. Infinitesimal analysis of curves and surfaces, K. D. Stroyan
A.7. Admissible sets and infinitary logic, M. Makkai
A.8. Doctrinesincategoricallogic,A.Kock andG.E.Reyes
PART B: SET THEORY
Guide to Part B
B.1. Axioms of set theory, J.R.Shoenfield
B.2. About the axiom of choice, ThomasJ. Jech
B.3. Combinatorics, Kenneth Kunen
B.4. Forcing,JohnP.Burgess
B.5. Constructibility, Keith J. Deulin
B.6. Martin’s Axiom, Mary Ellen Rudin
B.7. Consistency results in topology, I. Juhasrz
PART C: RECURSION THEORY
Guide to Part C
C.l. Elements of recursion theory, Herbert B. Enderton
C.2. Unsolvable problems. Martin Davis
C.3. Decidable theories. Michael O. Rabin
C.4. Degrees of unsolvability: a survey of results. Stephen G. Simpson
C.5. a-recursion theory. Richard A. Shore
C.6. Recursion in higher types. Alexander Kechris and Yiannis N. Moschovakis
C.7. An introduction to inductive definitions, Peter Aczel
C.8. Descriptive set theory: Projective sets, Donald A. Martin
PART D: PROOF THEORY AND CONSTRUCTIVE MATHEMATICS
Guide to Part D
D.l. The incompleteness theorems. C. Smorynski
D.2. Proof theory: Some applications of cut-elimination, Helmut Schwichtenberg
D.3. Herbrand’s Theorem and Gentzen’s notion of a direct proof, Richard Statman
D.4. Theories of finite type related to mathematical practice, Solomon Feferman
D.5. Aspects of constructive mathematics. A. S. Troelstra
D.6. The logic of topoi, Michael P. Fourman
D.7. The type free lambda calculus, Henk Barendregt
D.8. A mathematical incompleteness in Peano Arithmetic, Jeff Paris and Leo Harrington
Author Index
Subject Index
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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说实话,我对这种专著的阅读体验往往是起起伏伏的。有些章节读起来如沐春风,仿佛那些困扰我许久的难题迎刃而解;但有些地方,比如深入到复杂模型的构造或某些高度技术性的证明时,确实需要反复揣摩,甚至需要借助其他辅助材料。我一直在寻找一本能够有效弥合理论与应用之间鸿沟的书籍。虽然数理逻辑本身偏向理论,但它对计算机科学、人工智能乃至语言学的底层影响是巨大的。我希望这本书能在介绍完纯粹的逻辑理论后,能提供一些关于这些理论如何在实际的计算或推理系统中得到体现的讨论,哪怕只是简短的论述。一本好的逻辑著作不应该将自己封闭在纯粹的象牙塔内,它应该能展示其工具的强大和普适性,让读者感受到逻辑不仅仅是数学家的玩具,更是我们理解信息和推理本质的钥匙。

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这本书的深度无疑是毋庸置疑的,它定位于“基础研究”领域,暗示着它可能不会花太多篇幅在那些已被广泛传播和简化的入门级内容上。我更期待的是那些关于公理化集合论(特别是大基数公理的地位)或者非标准分析中逻辑基础的探讨。这些前沿或次前沿的议题,往往是衡量一本逻辑专著是否具有真正学术价值的关键指标。我希望作者能够清晰地界定不同公理化体系的“强度”和它们在保持数学理论完备性上的作用。同时,对于集合论中的选择公理,我希望看到更深入的、关于其哲学含义的辩论,而不是仅仅将其作为一个操作工具来使用。阅读这样的书籍,过程本身就是一种智力上的磨砺,它要求你时刻保持警觉,对每一个定义和推论背后的假设保持怀疑和审视的态度。

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拿到这本书的时候,我首先被它的装帧和字体排版所吸引,那种经典的学术书籍设计,让人立刻进入一种沉浸式的学习状态。我试着翻阅了其中关于递归函数和可判定性问题的那一部分,感觉作者的行文逻辑非常清晰,层层递进,即使是面对高度抽象的概念,也能通过精妙的例子逐步引导读者建立直观理解。我特别欣赏作者在处理那些历史上有争议的数学基础问题时所表现出的审慎态度,没有急于给出绝对的结论,而是客观地呈现了不同学派的论证过程和局限性。这对于希望深入研究数学哲学的人来说至关重要,因为它教会我们如何批判性地看待那些看似不证自明的“真理”。我希望它能完整地覆盖图灵机模型、递归函数论以及判定性问题在不同逻辑系统下的表现,并且用严谨的符号语言来表达这些概念,确保没有任何歧义。

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这本书的书名听起来就让人感到一丝严肃和深邃,那种沉甸甸的分量感,仿佛能透过书脊感受到数学的宏大结构。我最初被它吸引,是因为我对数学哲学和逻辑基础的兴趣。我一直在寻找一本能够系统地梳理现代数理逻辑发展脉络的著作,尤其是那些关于集合论、可计算性理论和模型论的经典论述。这类书籍通常需要扎实的数学背景才能驾驭,我期待它能提供深入的洞察,而不是浮于表面的介绍。我特别关注的是它对哥德尔不完备性定理的阐释是否能带来新的视角,或者对直觉主义逻辑与经典逻辑的根本分歧是否有细致的比较。同时,如果它能在逻辑的非经典分支,比如模态逻辑或者模糊逻辑方面有所建树,那就更完美了。这不仅仅是一本教科书,更像是一次智力上的攀登,目标是触及数学思维的源头,理解我们赖以构建整个数学大厦的那些基本公理和推理规则是如何被检验和奠基的。

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从整体上看,我希望这本书能够提供一种统一的、连贯的视角来审视整个数理逻辑的版图。逻辑学研究的广度很大,从形式系统、证明论到语义学,每一个分支都有其独特的魅力和复杂性。我最希望看到的是,作者如何将这些看似分散的领域,通过一个核心的哲学或数学框架整合起来。比如,如何用一种统一的方式来讨论“真理”和“可证明性”之间的微妙关系,并展示这些概念在不同逻辑层级上是如何演变的。如果这本书能成功地描绘出逻辑学从亚里士多德传统到现代形式系统的演化路径,并在过程中强调那些关键的转折点——比如弗雷格的突破、罗素的悖论以及集合论的危机——那么它就不仅仅是一本参考书,而是一部逻辑思想史的浓缩精华。这样的著作,读完后会让人对整个知识体系产生一种更深刻的敬畏感。

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