Закон исключённого третьего

Закон исключённого третьего (лат. tertium non datur, то есть «третьего не дано») — закон классической логики, состоящий в том, что из двух высказываний — «А» или «не А» — одно обязательно является истинным, то есть два суждения, одно из которых является отрицанием другого, не могут быть одновременно ложными. Закон исключённого третьего является одним из основополагающих принципов «классической математики».

С «интуиционистской» (и, в частности, «конструктивистской)» точки зрения, установление истинности высказывания вида «А или не А» означает либо (а) установление истинности $A$, либо (б) установление истинности его отрицания $\neg A$. Поскольку, вообще говоря, не существует общего метода, позволяющего для любого высказывания за конечное число шагов установить его истинность или истинность его отрицания, закон исключённого третьего не должен применяться в рамках интуиционистского и конструктивного направлений в математике как аксиома.

Формулировка

В математической логике закон исключенного третьего выражается формулой

$A \vee\neg A,$

где $\vee$ — знак дизъюнкции, $\neg$ — знак отрицания.

Другие формулировки

Подобный смысл имеют другие логические законы, многие из которых сложились исторически. В частности, закон двойного отрицания и закон Пирса эквивалентны закону исключённого третьего. Это означает, что расширение системы аксиом интуиционистской логики любым из этих трёх законов в любом случае приводит к классической логике. И всё же, в общем случае, существуют логики, в которых все три закона неэквивалентны^[1].

Примеры

Предположим, что P представляет собой утверждение «Сократ смертен». Тогда закон исключённого третьего для P примет вид: «Сократ смертен или Сократ бессмертен», откуда ясно, что закон отсекает все иные варианты, при которых Сократ и не смертен и не бессмертен. Последнее — это и есть то самое «третье», которое исключается.

Гораздо более тонкий пример применения закона исключённого третьего, который хорошо демонстрирует, почему он не является приемлемым с точки зрения интуиционизма, состоит в следующем. Предположим, что мы хотим доказать теорему, что существуют два иррациональных числа a и b, таких что $a^b$ рационально. Известно, что $\sqrt{2}$ иррационально. Рассмотрим $\sqrt{2}^{\sqrt{2}}$. Если данное число рационально, то теорема доказана. Иначе возьмём $a=\sqrt{2}^{\sqrt{2}}$ и $b=\sqrt{2}$. Тогда

$a^b = \left(\sqrt{2}^{\sqrt{2}}\right)^{\sqrt{2}} = \sqrt{2}^{\left(\sqrt{2}\cdot\sqrt{2}\right)} = \sqrt{2}^2 = 2,$

то есть рациональное число. По закону исключённого третьего иных вариантов быть не может. Поэтому, теорема в общем случае доказана. Причём доказательство предельно просто и элементарно. С другой стороны, если принять интуиционистскую точку зрения и отказаться от закона исключённого третьего, теорема хотя и может быть доказана, но доказательство её становится исключительно сложным.

Поправка: доказательство того факта, что иррациональное число в иррациональной степени может быть рациональным, может быть проведено элементарным способом. Он не требует использования каких-то глубоких результатов из теории чисел. А именно, в качестве первого числа возьмём корень квадратный из двух, а второе число пусть будет равно удвоенному логарифму 3 по основанию 2. Очевидно, что при возведении в степень получается рациональное число 3. При этом как основание степени, так и показатель иррациональны. Доказательство того, что логарифм иррационален, состоит в том, что если бы он равнялся m/n, то 2 в степени m было бы равно 3 в степени n, что невозможно.

Примечания

1. ↑ Zena M. Ariola and Hugo Herbelin. Minimal classical logic and control operators. In Thirtieth International Colloquium on Automata, Languages and Programming , ICALP’03, Eindhoven, The Netherlands, June 30 — July 4, 2003, volume 2719 of Lecture Notes in Computer Science, pages 871—885. Springer-Verlag, 2003.[1]

См. также

• Проблема курицы и яйца
• Воля
• Доказательство от противного
• Закон двойного отрицания
• Закон Пирса
• Парадокс лжеца