上次給大家出的MIU難題,實質上是一個用語言掩蓋的自然數難題。這個系統只有一個公理, MI, 根據這個公理和4個規則,我們知道MIU, MII, MIIII,MUI,等等,都是這個系統的定理,但是我們無法推導出MU,所以MU不是該系統的一條定理。 形象一點說, 如果把這個系統當作一顆樹,我們可以構造出定理樹,MU不在其上。
我們看到有一個難題可以歸結於數論中的問題而得到解決。我們還將進一步看到,有一種方法可以將所有形式系統中的問題歸結於數論中的問題。這要歸功於哥德爾所創造的一種特殊的同構,即哥德爾編碼。
繼續玩數字遊戲:
我們以MIU系統為例,可以在系統的特號與數字之間建立這樣的對應關係: M ----->3
I ----->1
U ----->0
這種對應關係完全是任意的。我們稱這些數為哥德爾數。採用哥德爾數,就可以從兩種不同的層次去理解系統中由數字構成的串。一方面,可以把它們的運算看成是定理的變換;另一方面,又可以把它們看成是一般數字的運算。公理則可表述為31(對應於MI)。我們從上次的同構系統中知道,從31(MI)是無法推導出30(MU)來. 現在設m、n為任意的自然數。於是這幾條規則的算術運算就可以表述成:
1.如果生成了10m十l,就可以生成10×(10m十1)。 2.如果生成了3×10m十n,就可以生成10m×(3×10m十n)十n。 3.如果生成了k×l0m+3十111×10m十n,就可以生成k×10m+1十n。 4.如果生成了k×l0m+2十n,就可以生成k×10m十n。
(參考MIU系統的四條規則:
這4條規則是: 規則1:如果一個串的最後一個符號為I,則可以再加上一個U。例如,MI可以變為MIU. 規則2:如果有一個串為Mx那麼可以再加上x而生成Mxx。這裡的x代表任何一個由M、I、U組成的串。例如,MI 可以變為MII, MII 可以變為MIIII。 規則3:如果串中出現連續的3個I,那麼可以用U代替III而得到一個新串。不過不能用III去代替U。所以,MIII,可以變為MU。 規則4:如果串中出現UU,那麼可以把UU刪去。 )
這次我們的題目是, 怎麼翻譯那四條規則。
我先翻譯第一條作為例子:
1) 由於10m十l最後一個數字是1, 相當於字母I, 所以,根據第一條規則,“如果一個串的最後一個符號為I,則可以再加上一個U”, 所以,我可以在串的後面加一個U, 也就是0. 一個數後加一個0, 也就是要乘上10. 所以, 這個串變為 10X(10m十l).
請同學們演繹底下的三個規則。
我明天解釋第二條,然後第三條,最後第四條。
現在,同學們可以腦風暴了。
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