命題函項

這個概念是現代邏輯學即數理邏輯的起點,而這個起點要歸功於弗雷格。

命題函項

{轉自中山大學黃敏教授的微博}

例題

下面介紹弗雷格是如何分析命題的。

弗雷格通過對函式的語義學研究對命題進行分析的基本模式。看這樣一個函式式:

(1)y=x+3

在代數中,“x”和“y”被稱為變數,“x”又叫自變數或主目,“y”又叫因變數或函式值,函式式(1)表示這兩個變數之間的關係。這一點可以用一種更為普遍的形式表達:

(2)y=f(x)

我們用“f()”來表示這種關係。把其中的變數賦值,就得到完整的數學命題。通常我們會把這種關係稱為函式。在集合論中,函式可以用映射來表達。我們分別為兩個變數指定變域,每當x取一個值,y就在其值域中取唯一值。x的不同取值不一定要對應於y的不同取值,不同x值可以取同一個y值,所以這種對應關係是一種多對一的關係。如果把(2)稱為對函式的代數表達,而把多對一關係的表達稱為集合論表達,那么對函式的代數表達與集合論表達在數學上等價。我們會看到這種等價關係在弗雷格那裡得到體現。

到此為止我們還沒有考慮語義。如果考慮語義就會發現一個問題。現在問,在上面兩種形式中“x”和“y”表示什麼呢?自然,我們已經稱其為“變數”,因而它們分別表示一個變化的數。問題就出在這裡——有變化的數嗎?現在把2和6分別賦給x和y,我們得到一個完整的命題:

(3)5=2+3

但6和2都不是變化的數,也不是不確定的數。顯然,說“變化的數”,並不是指某個數是變化的,而是說,我們可以把一些不需要特別指出來的數賦給這兩個變數,而這兩個變數並不表示這些數。換言之,這兩個變數在這裡並不起表示某個數的作用,其作用在於為構成一個命題創造條件。比如說,把(1)換成下面的形式就很明顯:

(4)()=()+3

只要在括弧中填上數字,就構成了一個算術命題。換一個函式式,這種作用表現得更明顯:

(5)x/y+x+y=30

改成括弧的形式:

(6)()/()+()+()=30

依照(5)的提示,在(6)中代入的數字要符合這個要求,填入第一個括弧與第三個括弧的數相等,填入第二個括弧與第四個括弧的數字相等。

這能夠說明什麼呢?這說明在函式表達式中,變數是一個句法(syntactical)概念,而不是語義(semantical)概念。變數為函式表達式提供形式上的約束,其本身並不表示對象。與變數對立的是常量,例如(1)中的“3”。常量是語義概念,“3”就表示自然數3。這樣,我們自然就獲得了一個想法:把一個命題中的常量換成變數,就得到這個命題的形式。

現在把對函式的討論推廣到一般的命題形式。由於我們討論的不僅僅是數,所以就把原來術語裡的“量”改稱“項(term)”。正如在數學中用“量”代表數,“項”在這裡代表對象。看下面這個命題:

(7)海倫是特洛伊的公主。

這個命題提到兩個對象,海倫這個人和特洛伊這個城邦。於是就可以變換成下面的命題形式:

(8)x是y的公主。

這個命題說的是兩個對象之間的關係,一個是另一個的公主。因而我們可以把(8)寫成這種函項式:

(9)x=P(y);或()=P()。

其中“P()”表示“()的公主”。也可以換成這種形式:

(10)x是特洛伊的公主。

在這個形式中,把“x”換成代表不同對象的詞,就得到不同的句子。現在我提一個問題:能否把(10)寫成函項式呢?

如果用“T()”來表示“是特洛伊的公主”,那么就會得到這樣一個函項式:

(11)T(x)。

這當然是一個命題,就像(9)一樣。雖然這裡出現了形式一樣的“P()”和“T()”,但是,我們可以說前一個表示的是關係,需要至少兩個對象才能構成完整的命題,而後一個表示性質,只需要一個對象就行了。這就是說(11)與(9)一樣,都是完整的命題。但是,我們在前面就知道,函項應當表示關係,(11)所表示的是賦給x的東西與什麼之間的關係呢?如果把這個與賦給x的東西有關係的東西留給一個變元y,就會得到:(12)y=T(x)

這樣一個函式式,y是函式值。問題是,y的值是什麼。

一個直接的想法是,既然在(11)中給x賦一個值以後得到的是一個命題,那么y的值就是一個命題。比如說“海倫是特洛伊的公主”這個命題。如果這個理解是對的,那么就得到一個相當沒意思的關係。無論對x賦一個什麼樣的值,它都得出了一個由此構成的命題。但是,函項所表示一個東西與另一個東西之間的關係,斷定兩個東西之間有這種關係,是一個有意思的命題。就以(1)為例吧。當把(1)中的x賦值3,那么就要把y賦值6,3和6之間有(1)所表示的關係。如果按我們現在的理解,認為y的值是對x賦值後得到的表達式,(1)就無疑等於說“x+3=x+3”。這等於什麼也沒說。

弗雷格的想法是,(12)中的y要以真或假為值。這個想法看來是很自然的。在(1)中,給x賦值3,而y的取值就取決於由此得到的“3+3”;同樣,在(12)中給x賦值海倫這個人,由此得到的命題“海倫是特洛伊的公主”就決定了y取何值;既然任何一個命題都會有唯一真值,y取真值就是恰好滿足了函式可以是多對一關係這一點。

這樣就獲得了命題函項的概念。一個命題函項就是一個其函式值為真值的函項。能夠對應於真值的東西就是命題,其他東西都不具有這種性質(大家可以考慮一下,一個物體,一個人,一個事實,一個狀態,這些東西能不能說是真的或假的。可參考弗雷格的文章《思想》)。因此,函式值為真值的函項,其實就是為自變元賦值後的得到命題的函項,這就是稱其為“命題函項”的原因。

命題函項這個概念揭示了命題的一般形式。顯然,命題函項其實就是謂詞(predicate),這是常項,而自變元所賦的值由主詞來表示。

命題函項這個概念是現代邏輯學即數理邏輯的起點,而這個起點要歸功於弗雷格。以命題函項的形式刻畫命題,與傳統的亞里士多德邏輯刻畫命題的方式相比有非常大的優勢。這種優勢首先表現在技術上。傳統的形式是主謂式,一個主詞與一個謂詞相連線就構成一個命題,這種形式不利於刻畫關係,特別是多元關係。比如說“這把椅子在講台與桌子之間”,這裡有三個表示對象的詞,都可以作為主詞,而剩下的部分只能作為一個整體看成謂詞,無法表現出謂詞究竟是如何構造出來的。如果採取函項式,就可以寫成“P(x, y, z)”這樣的形式,其結構一目了然。技術上的第二個好處是可以引入量詞(quantifier),比如像“有些”,“所有”等等,而這些詞項在主謂形式中很難得到簡潔的處理。關於這一點我們在後面會提到。

函項式在另外一個方面也優於主謂式。在主謂式命題形式中,主詞與謂詞分別代表不同的東西,那么這些不同的東西之間是如何連線起來構成命題的呢?這個問題很難得到解釋。而函項式則不存在這個問題。一個命題函項本身就是主詞與謂詞相連線的結構,我們可以把這個結構看成留下了空位的框架,只要在空位上填上一些東西,就構成了命題。不妨這樣理解,按傳統的主謂形式,主詞與謂詞被當成是初始的東西,命題以一種方式把這些初始的東西結合在一起;而函項的形式則是把命題所要求的結合關係看成是初始的,根據這種結合關係的要求填上一些東西,就構成命題。正是基於這一點,弗雷格提出了著名的語境原則——要在命題中理解詞項的意義。語境原則在弗雷格思想中的確切地位如何,對這一點存在很多爭論,但有一點是不可否認的,這個原則承認了,詞項的意義至少部分地決定於命題的形式。比如說,無論我們在(10)這個命題函項主目位置填上什麼詞項,這個詞項代表什麼,要確定這一點不能不考慮這個命題的形式。這一點的確切意義非常清楚地表現在概念與對象的區分上。

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