永遠改變邏輯學的兩條定律,邏輯學中的一個重大轉變

人類對邏輯的理解有著悠久而豐富的歷史。在過去,邏輯被視為與所有其他形式的研究密不可分,從亞里士多德到孔子的偉大思想家,在他們的論證中都非常依賴基本的邏輯推理。在歐洲,亞里士多德提出的邏輯論證在大多數情況下,直到16世紀都沒有受到挑戰。

是萊布尼茨首先開始繼續亞里士多德的工作。在1680年代,他研究了自己的符號邏輯形式,他稱之為“理性的微積分”。然而,他的研究直到1900年仍未發表,因此影響不大。其他許多人也試圖超越亞里士多德所做的工作,但卻沒有取得什麼成功。

永遠改變邏輯學的兩條定律,邏輯學中的一個重大轉變

德-摩根(左)和喬治-布林(右)。直到19世紀,喬治-布林(你可能透過布林變數認識他)和奧古斯特-德-摩根的出現(以及其他許多人)。這兩個人精心設計的代數邏輯系統,在數學和哲學界獲得了巨大的吸引力。

使用這種新的邏輯系統,就有可能正式表述以前的學者們所提出的許多理論。這正是德-摩根在正式確定德-摩根定律時所做的。這兩條法則早就已經被亞里士多德等人所認可,但德-摩根能夠使它們變得嚴謹而具體。

在這篇文章中,我將從集合論的角度來介紹德-摩根的法則,它們在形式邏輯中也有相同的對應物。首先,讓我們定義幾個基本符號。

我們可以把一個集合A定義為一個物件的集合。A的實際內容在這裡並不重要,只是它是一個集合,每個物件要麼在A中,要麼不在。這些物件也是U的一部分,即全集,它包含一切。請注意下面的圖1,U中有些物件不包含在A中,但A中的每個物件都在U中。

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圖1:U中的集合A(灰色陰影)。那麼,不在A中的所有物件呢?為了表示這一點,我們用A‘來表示。這被稱為A的補集。我在下面的圖2中展示了這一點。

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圖2:集合A’(有一撇,如果沒有顯示)(灰色陰影)。只需要再定義兩個符號。如果有兩個集合A和B,那麼我們可以用兩種運算將它們聯絡起來:和(∩)和或(∪)。

表示式A∩B描述了只存在於兩個集合(A和B)中的物件,而A∪B則描述了A中的所有物件以及B中的所有物件(A或B)。這可能讓人困惑,看看圖3就明白了

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圖3:A∪B(左)和A∩B(右)。很好,現在我們可以陳述摩根定律了。它們是非常簡單的

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這些都可以用集合論的語言來正式證明,但我不會在這裡證明。相反,我向你提出挑戰,請你畫一個與我所介紹的類似的圖,並推理這兩個等式都是成立的。

這些定律是簡單推理的形式化表示,是邏輯學中一個重大轉變的代表,即走向符號(形式)。布林和德摩根都是這一轉變的關鍵人物,他們幫助定義了邏輯領域今天的面貌。如果你想了解這些定律在邏輯上的含義。