張保壘
問題邏輯(the logic of questions 或erotetic1英文單詞erotetic 源于希臘文單詞erotema,后者的意思是“問題”。(參見[6],第1 頁)logic)是邏輯學(xué)的一個(gè)分支,又稱為問句邏輯(the logic of interrogatives 或the logic of questions)、問答邏輯(the logic of questions and answers)、詢問邏輯(interrogative logic)等,它主要研究與問題有關(guān)的話題,諸如:?jiǎn)柧洌╥nterrogatives 或questions)及問句所表達(dá)問題(questions或issues)的邏輯結(jié)構(gòu),問題與解答(answers)的關(guān)系,問句的語義解釋,適用于問題的推理關(guān)系,互動(dòng)場(chǎng)景中提問(questioning)或問答行為對(duì)信息流的影響,問句的預(yù)設(shè),語用及有關(guān)的哲學(xué)話題等。
漢語中的“問題”又稱作“問句”,與英文中的“interrogatives”或“questions”意思相近?!皢柧洹睂儆谝环N句子類型,存在于自然語言或形式語言中,“問題”的所屬則不那么明顯:有時(shí)它指一種特殊類型的句子,如“各種自然語言中的問題都有一些獨(dú)特的語法特征”;有時(shí)還可以指稱一種思維形式,如“我們提出問題時(shí)經(jīng)常借助疑問句”。英語中“questions”一詞的常見含義有三種:自然語言或形式語言中的問句(interrogatives)、作為行為方式的提問(questioning)和作為語義內(nèi)容的問題(issues)。2對(duì)question 一詞的詳細(xì)討論,參見[2],第1059 頁。研究“questions”的不同學(xué)科尤其是問題邏輯中的不同進(jìn)路都有各自所關(guān)注的某種含義,舉例而言:語言學(xué)尤其是其語法部分主要研究第一種含義下的“questions”,語用學(xué)特別是言語行為理論主要研究第二種含義,第三種用法下問題的含義(sense),或提問行為的內(nèi)容(content)則是問題邏輯尤其是其邏輯語義部分的關(guān)注對(duì)象。
與問題有關(guān)的諸多概念中,最重要的一個(gè)可能就是“解答”(answers),作為語言形式的“問題”(即問句),其解答也是某種語言形式,作為問句之語義內(nèi)容的“問題”,其解答也是一個(gè)語義概念。問題邏輯研究中往往對(duì)解答做兩點(diǎn)規(guī)定:([1],第3 頁)
(i) 問句的解答是陳述句,相應(yīng)地,作為語義形式的問題,其解答是命題。
(ii) 解答所提供的信息,不多不少恰好是解決問題所需要的信息,即解答應(yīng)當(dāng)“完全地、且恰好完全地解決了問題”。
問題的預(yù)設(shè)也是問題邏輯研究中的一個(gè)重要概念,在“預(yù)設(shè)”一詞的直觀用法下,無論在語義還是語用層面上,一個(gè)問題都預(yù)設(shè)了很多東西,問題邏輯中研究的預(yù)設(shè)主要是一個(gè)語義概念,在語義層面,所有的邏輯規(guī)律都是任一問題的預(yù)設(shè),但研究者希望在一個(gè)更狹窄的意義上談?wù)搯栴}的預(yù)設(shè),其中貝爾納普對(duì)問題預(yù)設(shè)的定義被問題邏輯研究者普遍接受:“一個(gè)陳述是一個(gè)問題的預(yù)設(shè),當(dāng)且僅當(dāng)該陳述的真是該問題有真解答的必要條件。”([1],第5 頁)在某問題的諸多預(yù)設(shè)中,可能有一些預(yù)設(shè)能衍推其他所有預(yù)設(shè),這類預(yù)設(shè)在語義上對(duì)應(yīng)同一個(gè)命題,在語法上往往能定義出表征該命題的一個(gè)公式,這一公式常被稱作問題的唯一預(yù)設(shè)(the presupposition),本文使用“預(yù)設(shè)”一詞,多是在“唯一預(yù)設(shè)”的意義上使用。
可將中的問題分為兩類,即:
(中的)“whether 問題”,指形如?{A1,...,An}(其中n ≥2 且A1,...,An都是經(jīng)典公式且互不相同)的表達(dá)式。whether 問題?{A1,...,An}可讀作“諸命題A1,...,An中哪個(gè)成立?”,形式的whether 問題一般用于表征自然語言中具有有限個(gè)解答的問題,后者被稱作自然語言中的whether 問題,如“Whether he is coming?”、“Who is coming,Ann or Bob?”、“今天是星期幾?”等。有一類特殊的whether 問題,即形如?{A,~A}的問題,稱作是非問題,其直觀含義是“A成立與否?”。本文規(guī)定,whether 問題?{A1,...,An}的所有解答構(gòu)成的解答集即{A1,...,An}3注意,{A1,...,An}是一個(gè)集合,但問題表達(dá)式?{A1,...,An}中的“{ }”不是集合符號(hào),而是邏輯常量符號(hào)。,預(yù)設(shè)是A1∨...∨An。
(中的)“why 問題”,指形如?{A}的表達(dá)式,其中A是經(jīng)典公式。本文規(guī)定,why 問題?{A}預(yù)設(shè)即公式A,其解答是形如B1,...,Bn,((B1∧...∧Bn)→A)(其中n ≥1 且B1∧...∧Bn不同于A)的任一公式序列,這種why 問題所表征的只是自然語言中的一類why 問題,即詢問某個(gè)命題成立的原因、理由或充分條件的why 問題,例如問題“為什么電燈滅了?”及其一個(gè)解答“停電了,停電就導(dǎo)致電燈滅”可分別表征為?{A}和B,B →A(其中A表示“電燈滅了。”,B表示“停電了?!保?,再如“為什么桌面受到的空氣壓力增大了?”及其一個(gè)解答“空氣壓強(qiáng)增大了,桌面受力面積沒變,前兩者導(dǎo)致桌面所受壓力增大?!笨煞謩e表征為?{A}和B1,B2,(B1∧B2→A)(其中A表示“桌面受到的空氣壓力增大了。”,B1表示“空氣壓強(qiáng)增大了?!保珺2表示“桌面受力面積沒變?!保?。
Why 問題具有重要研究?jī)r(jià)值,科學(xué)哲學(xué)中對(duì)某個(gè)事實(shí)F的解釋可理解為對(duì)關(guān)于這一事實(shí)的why 問題“WhyF?”的回答,因而對(duì)why 問題的邏輯分析對(duì)于科學(xué)解釋而言是一項(xiàng)重要工作,歷史上很多科學(xué)哲學(xué)家都對(duì)why 問題有過討論。([5])Why 問題也具有特殊性,其本身及其解答的邏輯結(jié)構(gòu)似乎比其他問題更為復(fù)雜,本文無意解決與why 問題有關(guān)的種種困難,僅關(guān)注形式語言中的上述那類why 問題并構(gòu)建一種相應(yīng)的邏輯系統(tǒng),這種構(gòu)建是在辛迪卡的有關(guān)工作基礎(chǔ)上進(jìn)行的,接下來先對(duì)辛迪卡的詢問探究模型進(jìn)行簡(jiǎn)要考察。
辛迪卡的詢問探究模型IMI在不同語境中含義可能不同,它有時(shí)指一種特定的思想范式,這種范式在探究者的推演行為之外特別強(qiáng)調(diào)提問行為在探究過程中的作用,這種用法下的IMI是一個(gè)專有名詞,即the interrogative model of inquiry,作為思想范式的IMI被辛迪卡描述為一種博弈活動(dòng),即探究者(the Inquirer)和自然界(Nature)在某個(gè)固定模型基礎(chǔ)上的博弈,探究者的目標(biāo)是獲得某個(gè)特定結(jié)論或解決某個(gè)特定問題,為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)可采取提問行為或推演行為:借助提問,探究者向自然界獲取信息并將其用于后續(xù)探究,借助推演,探究者在已有信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行普通的演繹推理。自然界在這一活動(dòng)中就像一個(gè)配角,其作用只是回答探究者的提問:在可以回答的時(shí)候給出回答。辛迪卡之所以用博弈論的術(shù)語表達(dá)IMI的思想,只是為了強(qiáng)調(diào)探究活動(dòng)中的策略因素,IMI的具體版本很少用到現(xiàn)代博弈論的結(jié)果。若要在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)上述想法,就要構(gòu)建IMI的具體版本,諸如經(jīng)典命題邏輯版本、一階邏輯版本、認(rèn)知邏輯版本等,抽象意義上IMI中的推演行為和提問行為在具體版本中分別實(shí)現(xiàn)為演繹步驟(deductive moves)和詢問步驟(interrogative moves),兩類步驟在具體邏輯系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)施則要借助各種邏輯規(guī)則。后文中IMI所處的語境將表明該詞是在哪種含義下被使用的。
辛迪卡在構(gòu)建IMI的形式系統(tǒng)時(shí),采用的是以貫列(sequents)為結(jié)點(diǎn)的表列演算(tableau calculus)樣式,一般含有四類規(guī)則:結(jié)構(gòu)規(guī)則、聯(lián)結(jié)詞規(guī)則、特殊規(guī)則和提問規(guī)則,其中提問規(guī)則說的是:“若某問題的預(yù)設(shè)出現(xiàn)在了子表列的左側(cè),探究者就可以向信息庫(the oracle)提出該問題,若信息庫做了解答,就將解答添加到子表列左側(cè)?!保╗3],第51 頁)4辛迪卡只給出了提問規(guī)則的自然語言表述,且這種表述適用于IMI 的一系列版本。結(jié)構(gòu)規(guī)則、聯(lián)結(jié)詞規(guī)則、特殊規(guī)則隨著IMI 具體版本的不同而有所區(qū)別,一階版本IMI 中的這三類規(guī)則參見[3],第48–53 頁。提問規(guī)則表明,IMI中的推導(dǎo)是探究者與信息庫之間互動(dòng)的結(jié)果,其中信息庫的唯一貢獻(xiàn)是回答探究者提出的問題,推導(dǎo)的主角是探究者,探究者在推導(dǎo)過程中既可運(yùn)用前三類規(guī)則從某個(gè)貫列得出一個(gè)新貫列,這類步驟類似于經(jīng)典演繹推理,稱作演繹步驟,探究者還可以從某個(gè)貫列基礎(chǔ)上依據(jù)提問規(guī)則提出問題,并將信息庫的回答納入推導(dǎo)序列中,這種步驟稱作詢問步驟,正因?yàn)樵试S詢問步驟,IMI系統(tǒng)中的推導(dǎo)才被稱作詢問推導(dǎo)(interrogative derivation)。
辛迪卡在分析IMI的形式系統(tǒng)時(shí)特別強(qiáng)調(diào)認(rèn)知因素,比如著力構(gòu)建認(rèn)知版本的IMI系統(tǒng),而針對(duì)非認(rèn)知版本的IMI系統(tǒng),則認(rèn)為其中的每個(gè)經(jīng)典公式A 都有一個(gè)隱藏的前綴認(rèn)知算子K([3],第190–191 頁),這樣一來,就可以用與問題求解有關(guān)的術(shù)語來描述詢問推導(dǎo),以一階版本IMI為例,設(shè)其中某推導(dǎo)序列的初始貫列是T ?C(其中T是一個(gè)公式序列,C是一個(gè)公式),認(rèn)知視角下貫列結(jié)論C被看作某個(gè)問題Q的所需(因?yàn)镃之前被認(rèn)為有隱藏的認(rèn)知算子),由貫列結(jié)論開始的詢問推導(dǎo)過程即對(duì)問題Q的求解過程,故Q被稱作該詢問推導(dǎo)的首要問題(the principal question),在詢問推導(dǎo)過程中,還有可能產(chǎn)生一些向信息庫提出的問題,這些問題稱作操作問題(operative questions),首要問題和操作問題之分對(duì)辛迪卡使用IMI分析why 問題尤為重要。
辛迪卡對(duì)why 問題的分析是非常獨(dú)特的,這種分析需要從認(rèn)知角度進(jìn)行,在的任一經(jīng)典公式前均增加一個(gè)認(rèn)知算子后,可將辛迪卡對(duì)whether 問題和why問題的分析總結(jié)如下:whether 問題的預(yù)設(shè)、解答集、所需的邏輯形式分別是K(A1∨...∨An)、{KA1,...,KAn}、KA1∨...∨KAn,其中“問題的所需(the desideratum of a question)”,被定義為“提問者通過正常使用問題想要達(dá)到的特定認(rèn)知狀態(tài)”。([4],第25 頁)5定義中的“正常使用”指提問者確實(shí)不知道問題的正確解答并想通過提問改變這種無知狀態(tài),這就排除了對(duì)問題的某些使用方式,包括教師用她們已知道答案的問題去測(cè)驗(yàn)學(xué)生,及對(duì)問題的修辭性用法等。辛迪卡認(rèn)為,why 問題是whether 問題退化為n=1 時(shí)的情形,故why問題的形式是?{A1},這種退化不僅體現(xiàn)在why 問題的邏輯形式,還體現(xiàn)在其所需、預(yù)設(shè)、解答:whether 問題?{A1,...,An}的所需、預(yù)設(shè)、解答當(dāng)n=1 時(shí)均為KA1,從而why 問題?{A1}的預(yù)設(shè)、所需、解答的形式也都是KA1,基于這種分析,辛迪卡聲稱why 問題不像很多研究者所認(rèn)為的是一類邏輯結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題,而是一類邏輯上極為簡(jiǎn)單的問題。然而,辛迪卡的這種解讀方式偏離了對(duì)why 問題的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)和直觀理解,與自然語言中why 問題的實(shí)際使用情況相去甚遠(yuǎn)。在自然語言中,人們?cè)儐枴癢hy A?”(?{A}),更多地是追問A之所以成立的原因、理由或充分條件,將這些原因、理由或充分條件作為解答是合理的,而辛迪卡用“知道A”(KA)來解答則令人費(fèi)解,并不適當(dāng)。本文采用對(duì)why 問題的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)和直觀理解,結(jié)合自然語言的實(shí)際使用情況,構(gòu)建一個(gè)能處理這一類why 問題的新系統(tǒng)。
本節(jié)構(gòu)建問題邏輯系統(tǒng)IMIpw,它不僅能處理whether 問題,也能處理上述那類why 問題。IMIpw的形式語言即語言,IMIpw中的變形規(guī)則都是針對(duì)貫列的,貫列的定義如下:6本定義參考了[7],第3 頁的定義1.1.4。
定義2(IMIpw中的貫列).IMIpw中的貫列指形如A1,...,An ?B1,...,Bk的表達(dá)式,其中:n ≥0,n ∈N(N 是全體自然數(shù)的集合),k ≥0,k ∈N,Ai ∈(1≤i ≤n),Bj ∈(1≤j ≤k)。推斷符號(hào)“?”左側(cè)的公式序列A1,...,An稱作該貫列的貫列前提(the antecedent),“?”右側(cè)的公式序列B1,...,Bk稱作該貫列的貫列結(jié)論(the succedent 或the consequent)。
當(dāng)貫列前提或貫列結(jié)論為空時(shí),相應(yīng)地在“?”的左側(cè)或右側(cè)不寫任何記號(hào),如“?B1,...,Bk”、“A1,...,An ?”、“?”都是貫列?!癆1,...,An ?B1,...,Bk”的直觀含義是:“(在系統(tǒng)IMIpw中)以序列A1,...,An為前提可推出序列B1,...,Bk”,改用語義術(shù)語即:“若A1,...,An ?B1,...,Bk的前提中每一個(gè)公式為真,則該貫列的結(jié)論中至少一個(gè)公式為真”,從而貫列前提中的逗號(hào)被看作合取,貫列結(jié)論中的逗號(hào)被看作析取。本章用α、β(均可加下標(biāo))表示任意的貫列,用Γ、?(均可加下標(biāo))表示任意的有限的經(jīng)典公式序列(可以沒有公式)。
系統(tǒng)IMIpw是在語言的基礎(chǔ)上,添加結(jié)構(gòu)規(guī)則、聯(lián)結(jié)詞規(guī)則、特殊規(guī)則和提問規(guī)則構(gòu)成的。IMIpw采用表列演算的樣式來進(jìn)行推理,其中前三類規(guī)則(即結(jié)構(gòu)規(guī)則、聯(lián)結(jié)詞規(guī)則和特殊規(guī)則)的直觀含義如下:規(guī)則的含義是:“若貫列α表示的推斷不成立,則貫列β表示的推斷也不成立”,規(guī)則的含義是:“若貫列α表示的推斷不成立,則貫列β1 或β2 表示的推斷至少有一個(gè)不成立”?!柏灹笑帘硎镜耐茢嗖怀闪ⅰ钡暮x是:“有可能α的貫列前提都為真且α的貫列結(jié)論都為假”。
下面分類列出IMIpw中的變形規(guī)則:
1.結(jié)構(gòu)規(guī)則分為弱化(weakening)規(guī)則、收縮(contraction)規(guī)則、交換(per mutation)規(guī)則7系統(tǒng)IMIpw 的貫列中,貫列前提和貫列結(jié)論都可能含有多個(gè)公式,所以每個(gè)結(jié)構(gòu)規(guī)則分為左右兩類:LW(左弱化)、LC(左收縮)、LP(左交換)、RW(右弱化)、RC(右收縮)、RP(右交換)。:
(LW)的直觀含義是:由較多前提推不出的東西,由較少前提也推不出;
(RW)的直觀含義是:由特定前提若推不出較多可能性中的一個(gè),則也推不出較少可能性中的一個(gè);
兩條收縮規(guī)則表明,同一公式出現(xiàn)多次和出現(xiàn)一次的效果相同;
交換規(guī)則表明,兩個(gè)公式在序列中的先后位置無關(guān)緊要。
2.聯(lián)結(jié)詞規(guī)則8關(guān)于析取和合取的規(guī)則參考了[3],第49 頁,關(guān)于否定的規(guī)則出自[8],第490 頁。
前兩類規(guī)則構(gòu)成了經(jīng)典命題邏輯的一種表列演算系統(tǒng)。
3.特殊規(guī)則9辛迪卡構(gòu)建的IMI 系統(tǒng)中僅將這條規(guī)則與規(guī)則(R.cont)單獨(dú)列出,系統(tǒng)IMI 中沒有稱它們?yōu)樘厥庖?guī)則,參見[3],第52–53 頁,系統(tǒng)IMIpw 中用不到規(guī)則(R.cont)。
本規(guī)則在經(jīng)典命題邏輯中亦成立。對(duì)于IMIpw中的詢問步驟而言,此規(guī)則必不可少,故將其歸類為特殊規(guī)則。10該規(guī)則在本文的系統(tǒng)IMIpw 的地位與其在辛迪卡的某些IMI 系統(tǒng)中相同,所以在此不再詳細(xì)討論,可參見[3],第40–42 頁。
4.提問規(guī)則提問規(guī)則涉及一個(gè)關(guān)鍵概念,即信息庫,信息庫在探究活動(dòng)中的角色是配角:僅對(duì)探究者的提問做回答。辛迪卡的IMI中一般假定信息庫滿足四個(gè)條件,即:11前三條參見[3],第48 頁,第(iv)條是本文加上的。
(i) 一場(chǎng)探究活動(dòng)只有一個(gè)信息庫;
(ii) 信息庫所提供的解答集在探究過程中保持不變;
(iii) 信息庫所提供的解答都為真,且探究者知道其為真;
(iv) 當(dāng)某問題有解答在信息庫中時(shí),信息庫一定要回答該問題。
IMIpw中的信息庫也滿足上述四點(diǎn)要求,為敘述方便,設(shè)IMIpw中信息庫能給出的回答構(gòu)成集合OP,OP是一個(gè)由中的經(jīng)典公式構(gòu)成的一致集(它可能是無限的,也可能是空集)12即無矛盾的集合,亦即有經(jīng)典模型的集合。,稱其為IMIpw中信息庫的解答集(the set of all answers of the oracle),在不致混淆時(shí)簡(jiǎn)稱其為(IMIpw的)信息庫。在IMIpw中,探究者一定知道信息庫的存在,從而在某些情形下會(huì)求助于信息庫,但探究者預(yù)先卻不知道信息庫解答集的外延(所以有可能信息庫無法回答任何問題,但探究者還是會(huì)向其提問),正因?yàn)槿绱?,詢問行為才可能?huì)擴(kuò)展探究者的知識(shí),詢問探究模型中探究者所作的推理才不僅僅是演繹推理。在IMIpw中,探究者既可向信息庫提出中的whether 問題,也能提出中的why 問題,所以IMIpw中有兩條提問規(guī)則,分別表述如下:
whether 提問規(guī)則(L.Qwhe):推導(dǎo)過程中,若whether 問題?{A1,...,An}的預(yù)設(shè)即A1∨...∨An是某貫列Γ??的一個(gè)前提公式,則探究者可以向信息庫提出問題?{A1,...,An}。若信息庫給出了回答Ai(1≤i ≤n),則可得出貫列Γ,Ai ??。
規(guī)則(L.Qwhe)的圖示是:其中Ai(∈OP)是信息庫對(duì)問題?{A1,...,An}的回答。
設(shè)α=Γ1,A1∨...∨An,Γ2??,而β=Γ1,A1∨...∨An,Γ2,Ai ??,規(guī)則(L.Qwhe)的直觀含義是:在信息庫的解答集OP中的元素都為真的前提下,若貫列α表示的推斷不成立,則貫列β表示的推斷也不成立。
why 提問規(guī)則(L.Qwhy):對(duì)于貫列Γ,A ??,探究者可以向信息庫提出why問題?{A}。若信息庫給出回答B(yǎng)1,...,Bn,((B1∧...∧Bn)→A)(其中n ≥1 且B1∧...∧Bn不同于A),則探究者可得出貫列Γ,B1,...,Bn,((B1∧...∧Bn)→A)??。
規(guī)則(L.Qwhy)的圖示是:其中公式序列B1,...,Bn,((B1∧...∧Bn)→A)(其中每一公式均是OP中的元素且B1∧...∧Bn不同于A)是信息庫對(duì)why 問題?{A}的回答。
規(guī)則(L.Qwhy)的直觀含義與規(guī)則(L.Qwhe)的直觀含義類似,亦即在信息庫的解答集OP中的元素都為真的前提下,若規(guī)則(L.Qwhy)前提中貫列表示的推斷不成立,則結(jié)論中貫列表示的推斷也不成立。
IMIpw中的推導(dǎo)是一種詢問推導(dǎo),其中不僅允許結(jié)構(gòu)規(guī)則、聯(lián)結(jié)詞規(guī)則和特殊規(guī)則所導(dǎo)致的演繹步驟,還允許提問規(guī)則所導(dǎo)致的詢問步驟,IMIpw中對(duì)貫列Γ??的詢問推導(dǎo)可表示為向下生長(zhǎng)的樹型表列,相關(guān)定義如下:
定義3(表列及其分枝13該定義中的有關(guān)術(shù)語參考了[7],第5–6 頁中的定義1.1.6。).
(i) 由單個(gè)貫列“Γ??”構(gòu)成的圖示稱為“一個(gè)以Γ??為根的表列”,這個(gè)表列也是其自身唯一的分枝。
(ii) 由貫列“Γ??”出發(fā),運(yùn)用IMIpw中的變形規(guī)則(結(jié)構(gòu)規(guī)則、聯(lián)結(jié)詞規(guī)則、特殊規(guī)則或提問規(guī)則)構(gòu)造的任一推導(dǎo)圖示,均是“一個(gè)以Γ??為根的表列”或稱“Γ??的一個(gè)表列”或“Γ??的一個(gè)推導(dǎo)”。設(shè)貫列序列α1(=Γ??),α2,...,αn(n ≥2)出現(xiàn)在以Γ??為根的某個(gè)表列T 中,其中每個(gè)αi+1(i=1,2,...,n ?1)都是由上一個(gè)貫列依據(jù)IMIpw中的變形規(guī)則得到的,且αn的下方?jīng)]有其他公式,亦即不對(duì)αn施加變形規(guī)則,則稱貫列序列α1(=Γ??),α2,...,αn(n ≥2)是表列T 的一個(gè)分枝,并稱任一αi(1≤i ≤n)為該分枝的一個(gè)結(jié)點(diǎn)。
(iii) 設(shè)T 是Γ??的一個(gè)表列,則Γ??的貫列前提中的公式亦稱作T 的初始前提(the initial premise),T 的所有初始前提組成的集合稱作T 的初始前提集,Γ??的貫列結(jié)論中的公式亦稱作T 的最終結(jié)論(the ultimate conclusion)。
Γ??表示的推理是否成立,將根據(jù)能否構(gòu)造出Γ??的一個(gè)封閉表列來判定,接下去給出封閉表列的定義:14該定義方式參考的是[3],第50 頁。
定義4(封閉表列).一個(gè)表列是封閉的,當(dāng)且僅當(dāng)該表列的所有分枝是封閉的。其中,表列的一個(gè)分枝是封閉的,當(dāng)且僅當(dāng)其某個(gè)結(jié)點(diǎn)為以下三種貫列之一:
(i) 同一公式及其否定均是該結(jié)點(diǎn)的貫列前提;
(ii) 同一公式及其否定均是該結(jié)點(diǎn)的貫列結(jié)論;
(iii) 同一公式既是該結(jié)點(diǎn)的貫列前提又是其貫列結(jié)論。
如果在表列構(gòu)造過程中,一個(gè)分枝在某個(gè)結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)封閉后,就不再對(duì)此結(jié)點(diǎn)施加變形規(guī)則,換言之,已經(jīng)封閉的分枝將停止生長(zhǎng),因?yàn)樯鲜鋈N情形都意味著矛盾的出現(xiàn),前文已指出對(duì)IMIpw變形規(guī)則中的貫列要按其不成立理解,即“有可能貫列前提都真且貫列結(jié)論都假”,情形(i)中,貫列前提不可能都真,情形(ii)中,貫列結(jié)論不可能都假,情形(iii)中,貫列前提都真則意味著貫列結(jié)論中至少有一個(gè)公式為真,三種情形都與該貫列的不成立相矛盾。從而若Γ??的某個(gè)表列的任意分枝都封閉,就意味著Γ??不成立會(huì)導(dǎo)致矛盾,故在系統(tǒng)IMIpw中,Γ??的一個(gè)封閉表列T 就是對(duì)Γ??的一個(gè)證明,若IMIpw中存在Γ??的一個(gè)證明,則意味著從Γ 到?的推導(dǎo)是成立的,這種推導(dǎo)概念的形式定義是:
定義5(IMIpw中的推導(dǎo)).設(shè)T={A1,...,An}(n ≥0)是一個(gè)由經(jīng)典公式構(gòu)成的公式集,C是一個(gè)經(jīng)典公式,M是使得OP中所有元素為真的一個(gè)經(jīng)典模型(即一個(gè)經(jīng)典賦值)。則稱“C是在模型M中基于初始前提集T經(jīng)詢問推導(dǎo)得出的”(記作:M:),當(dāng)且僅當(dāng),在IMIpw中能構(gòu)造出貫列A1,...,An ?C的一個(gè)封閉表列。并稱T 是該詢問推導(dǎo)的初始前提集,C是該詢問推導(dǎo)的最終結(jié)論(ultimate conclusion)。
根據(jù)上述定義,IMIpw中的詢問推導(dǎo)與辛迪卡的IMI中的詢問推導(dǎo)類似,也是一個(gè)混合概念,是傳統(tǒng)真概念和邏輯后承概念的集成:
(i) 若推導(dǎo)過程中沒有提出任何問題,則這種推導(dǎo)是從T到C的經(jīng)典推導(dǎo),即貫列A1,...,An ?C的封閉表列中未使用提問規(guī)則;
(ii) 若T為空集且推導(dǎo)過程中提出的問題(可以沒有問題)都得到了解答,這種情形下的詢問推導(dǎo)得出了C在M中的真,記作M |=C;
(iii) 若推導(dǎo)的初始前提T非空,且推導(dǎo)過程中用到了信息庫給出的解答(即使用了提問規(guī)則),則稱這種詢問推導(dǎo)的最終結(jié)論C是借助信息庫從前提集T得出的。
下面是IMIpw中的幾個(gè)推導(dǎo)實(shí)例:
例1.
該例沒有用到提問規(guī)則,從而這種詢問推導(dǎo)實(shí)質(zhì)上是經(jīng)典的演繹推導(dǎo)。
例2.設(shè)初始前提集T為空集?,下面是詢問推導(dǎo)M:p ∨q的一個(gè)封閉表列,它用到了規(guī)則(L.taut)和規(guī)則(L.Qwhe):
(*)根據(jù)(L.Qwhe)提出?{q,~q},并得到回答q。
其中在第二行借助(L.taut) 引入了重言式q ∨~q,這意味著可以提出問題?{q,~q},第三行中借助(L.Qwhe)得到了解答q,這意味著q ∈OP。這種情形下詢問推導(dǎo)的最終結(jié)論是靠提問得出的,于是有:M |=q。
下面是一個(gè)既用到規(guī)則(L.Qwhe)又用到規(guī)則(L.Qwhy)的例子:
例3.設(shè)A和C ∧D均不同于B,以下是詢問推導(dǎo)M:~(~C ∧D)的一個(gè)封閉表列:
(*) 根據(jù)(L.Qwhe)提出?{A,B}并得到回答B(yǎng)
(**) 根據(jù)(L.Qwhy)提出?{B}并得到回答C、D和C ∧D →B
在上述表列的的詢問步驟中,信息庫對(duì)whether 問題?{A,B}的回答是B,信息庫對(duì)why 問題?{B}的回答是C、D和C∧D →B,由此可知,{B,C,D,C∧D →B}?OP,于是B、C、D和C ∧D →B都在模型M下為真。
接下去證明幾個(gè)元定理。IMIpw推導(dǎo)過程中,問題的解答可以作為進(jìn)一步推演的前提,從而由前提集T出發(fā)的詢問推導(dǎo)與以O(shè)P ∪T為前提的經(jīng)典演繹推導(dǎo)有某種聯(lián)系,下面的元定理就反映了這種聯(lián)系:15該定理的證明參考了辛迪卡對(duì)一階版本IMI 系統(tǒng)的完全性定理的證明,參見[3],第53–54 頁。
定理1(詢問推導(dǎo)與經(jīng)典推導(dǎo)的關(guān)系定理).設(shè)T={A1,...,An}(n ≥0)為初始前提集,OP為IMIpw中信息庫的解答集,M是OP的一個(gè)經(jīng)典模型,則:結(jié)論C是在M中基于初始前提集T經(jīng)過詢問推導(dǎo)得出的(即M:C)當(dāng)且僅當(dāng)C是可由OP ∪T通過經(jīng)典演繹推導(dǎo)得出的,即OP ∪T ?C。16注意符號(hào)“?”的三種出現(xiàn)方式:“?”的左右兩邊均是公式序列時(shí),Γ ?Δ 表示一個(gè)貫列;“?”的左邊是公式集T,右邊是單個(gè)公式C 時(shí),T ?C 表示存在從T 到C 的經(jīng)典演繹推導(dǎo);M :C 則表示系統(tǒng)IMIpw中存在從T 到C 的詢問推導(dǎo)。
證明.先證從左到右。設(shè)M:C,則此時(shí)IMIpw中存在貫列A1,...,An ?C的封閉表列T,可對(duì)T 分兩種情形討論:
? 情形一,T 中沒有使用提問規(guī)則,此時(shí)T 可直接作為從T到C的一個(gè)經(jīng)典演繹推導(dǎo),于是有T ?C,再根據(jù)經(jīng)典演繹推導(dǎo)的單調(diào)性,即得OP ∪T ?C。
? 情形二,T 中使用了提問規(guī)則(L.Qwhe)或(L.Qwhy),且整個(gè)過程中借助提問規(guī)則得到的解答依次是S1,...,Sn,則這一詢問推導(dǎo)可轉(zhuǎn)換為一個(gè)經(jīng)典演繹推導(dǎo){S1,...,Sn}∪T ?C:只需刪除原詢問推導(dǎo)表列中由提問規(guī)則得到的貫列并將S1,...,Sn添加到其余的每個(gè)貫列的前提中即可。例如,前述例3中的詢問推導(dǎo)M:A ∨B~(~C ∧D)中有兩次提問,分別得到解答B(yǎng)和C、D、C ∧D →B,刪除兩個(gè)提問規(guī)則得到的貫列,并將B,C,D,C ∧D →B添加到其余的每個(gè)貫列的前提中,則該詢問推導(dǎo)就可轉(zhuǎn)換為經(jīng)典演繹推導(dǎo){A ∨B,B,C,D,C ∧D →B}?~(~C ∧D),推導(dǎo)表列如下:
而{S1,...,Sn}?OP,根據(jù)單調(diào)性,即得OP ∪T ?C。
再證從右到左。設(shè)OP∪T ?C,且該演繹推導(dǎo)中用到OP中的元素有S1,...,Sn,則在經(jīng)典命題邏輯中存在貫列A1,...,An,S1,...,Sn ?C的一個(gè)封閉表列,這一表列可按下述思路以轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)IMIpw中貫列A1,...,An ?C的一個(gè)詢問推導(dǎo)表列:從A1,...,An ?C出發(fā),對(duì)i=1,...,n,依次使用規(guī)則(L.taut)引入Si ∨~Si,再根據(jù)提問規(guī)則(L.Qwhe)對(duì)問題?{Si,~Si}做解答Si。此后再根據(jù)弱化規(guī)則(LW)刪除每個(gè)Si ∨~Si并拼接上貫列A1,...,An,S1,...,Sn ?C的上述表列即可。例如,設(shè)T={A},{B}?OP,C=A ∧B,則有OP ∪A ?A ∧B,因?yàn)橛幸韵碌姆忾]表列:
(*)根據(jù)(L.Qwhe)提出?{B,~B}得到回答B(yǎng)
前文提及,詢問推導(dǎo)推廣了模型真的概念,所以可以期待詢問推導(dǎo)在某種意義上的可靠性,即若前提集中所有元素也在給定模型中為真,則詢問推導(dǎo)的結(jié)論也真,不難證明這種可靠性確實(shí)成立:
定理2(詢問推導(dǎo)的可靠性定理).設(shè)T={A1,...,An}(n ≥0)為初始前提集,OP為IMIpw中信息庫的解答集,M是OP的一個(gè)經(jīng)典模型,若M:C,且前提集中T所有元素也在M中為真,則M |=C。
證明.若M:C,根據(jù)定理1,OP ∪T ?C,后者是經(jīng)典演繹推導(dǎo),具有可靠性,故由OP和T 中的元素在M中都真即得M |=C。