Widersprüchlichkeit in Tegmarks Hypothese des mathematischen Universums?

Der Physiker Max Tegmark ist weithin dafür bekannt, dass es ein Multiversum gibt, in dem mathematische Strukturen als reale und tatsächliche Universen existieren würden ( https://en.wikipedia.org/wiki/Mathematical_universe_hypothesis ) .

Er hat vorgeschlagen, dass seine mathematischen Strukturen vollständig konsistent wären. Er verwendet Hilberts Definition der mathematischen Existenz (die im Grunde besagt, dass eine mathematische Struktur existieren wird, solange sie konsistent ist).

Aber er veröffentlichte ein relativ neues Papier ( https://arxiv.org/pdf/0704.0646.pdf ), in dem er sagt:

Ich gehe davon aus, dass nur berechenbare und entscheidbare (im Sinne von Gödel) Strukturen existieren

Das hat mich sehr verwirrt, da Gödels Unvollständigkeitssätze folgern, dass Unentscheidbarkeit Konsistenz und Entscheidbarkeit Inkonsistenz impliziert.

Also, was passiert hier? Schlägt er jetzt inkonsistente mathematische Strukturen vor? Hat er seine Meinung geändert?

Diese Verwirrung wird am Ende des Artikels schlimmer, wo er sagte:

Laut CUH ist die mathematische Struktur unseres Universums berechenbar und daher in dem starken Sinne wohldefiniert, dass alle seine Beziehungen berechnet werden können. Es gibt also keine physikalischen Aspekte unseres Universums, die unberechenbar/unentscheidbar sind, was die oben erwähnte Sorge beseitigt, dass Gödels Arbeit es irgendwie unvollständig oder inkonsistent macht.

Dies scheint Gödels Theoremen zu widersprechen: Wenn ein Universum vollständig entscheidbar, definiert und vollständig wäre, würde das nicht bedeuten, dass es inkonsistent wäre?

Das bedeutet nach meinem Verständnis, dass er alle Strukturen, die der Unvollständigkeit unterliegen, von der Betrachtung ausschließt . Erinnern Sie sich, dass Gödels erste Unvollständigkeit besagt, dass jedes axiomatische System, das die Arithmetik der natürlichen Zahlen darstellen kann, unvollständig oder inkonsistent sein muss. Wenn Sie das lästige Induktionsaxiom über Bord werfen, erfüllen Sie die Hypothesen nicht mehr.
2) Betrachten Sie zum Beispiel alle Programme, die Sie möglicherweise auf einem tatsächlichen physischen Computer wie Ihrem Laptop ausführen könnten. Es hat eine begrenzte Kapazität und kann daher keine Induktion implementieren. Daher ist jede mathematische Struktur, die auf Ihrem Laptop berechnet werden könnte, in Ordnung. Dies ist natürlich weit entfernt von „das Universum ist eine mathematische Struktur“. Es stellt meiner Meinung nach einen erheblichen Rückzug dar. Und es ist mit ziemlicher Sicherheit falsch. Zum einen widerspricht es der bekannten Physik.
" Es schließt einen Großteil der Landschaft mathematischer Strukturen aus, ganz zu schweigen davon, dass so ziemlich jede bisher erfolgreiche physikalische Theorie gegen CUH verstoßen würde ". Er kann so interpretiert werden, dass er nur endliche (aber vielleicht sehr große) Strukturen zulässt und die von uns verwendeten "unendlichen" als asymptotische Annäherungen behandelt. Wenn das Modell endlich ist, ist die es beschreibende Theorie konsistent und vollständig (z. B. Boolesche Algebra).

Antworten (3)

Dieses CUH ist genauso inkohärent wie MUH (dh „ alle mathematischen Strukturen existieren “), wenn auch nicht so offensichtlich. Damit „ alle und nur berechenbare mathematische Strukturen existieren “, um eine kohärente Behauptung zu sein, muss man davon ausgehen , dass der Begriff „berechenbare Struktur“ wohldefiniert und absolut ist. „Berechenbare Struktur“ kann jedoch nicht definiert werden, ohne etwas mehr oder weniger Äquivalentes zur Existenz eines Modells N von TC oder PA anzunehmen . Aber Th(N) ist für jedes solche N unentscheidbar, als triviale Konsequenz aus Gödels Unvollständigkeitssatz!! Daher fällt die ganze Idee flach auf die Fresse.

Glauben Sie, es wäre immer noch inkohärent, wenn es so modifiziert würde, dass es anstelle der Berechenbarkeit der Turing-Maschine von der "Berechenbarkeit" durch eine wohldefinierte Orakelmaschine spricht, die zumindest leistungsfähig genug ist, um festzustellen, ob es in Arithmetik erster Ordnung WFF gibt ? war wahr oder falsch in der wahren Arithmetik ?
@Hypnosifl: Interessante Frage. Lassen Sie mich darüber nachdenken, bevor ich mich bei Ihnen melde. =)
@Hypnosifl: Ich denke, Ihr modifiziertes NCUH ist nicht offensichtlich inkohärent, aber es ist nicht absolut. Es muss die Existenz eines einzigen abzählbaren Modells ℕ von PA− annehmen , das wir nicht festlegen können , und dann behaupten, dass alle und nur Strukturen, die relativ zu (Zugehörigkeit zu) T = Th(ℕ) entscheidbar sind, äquivalent relativ zu ω- Turing-Sprung, bestehen. Aber es gibt jetzt ein tieferes Problem. Sei W die Sammlung aller T-berechenbaren Programme P, so dass P ein wohlgeordnetes f(P) auf einer Teilmenge von ℕ darstellt. Dann ist W abzählbar und jedes Mitglied von W existiert nach NCUH. [Fortsetzung]
[cont] Es stellt sich heraus, dass ATR0 ausreicht, um zu beweisen, dass jedes Paar von W kompatible Wohlordnungen darstellt (dh eine bettet sich in die andere ein). Definieren Sie nun ◁ auf W als strikte Einbettungsrelation, die die Isomorphie ≅ respektiert. Sei V ⊆ W, so dass jedes P∈W f(P) ≅ f(Q) für ein eindeutiges Q∈V mit Q≤P erfüllt. (V steht für W/≅.) Dann ist ◁ eine Wohlordnung auf V ⊆ ℕ! Also repräsentiert kein R∈W ◁↾V, sonst ◁↾V ≅ f(R) ≅ ◁↾V[◁R], was zu einem Widerspruch führt. Wenn wir also NCUH behaupten, dann kann die Struktur ⟨V,◁↾V⟩ nicht existieren, also müssen wir die relativ einfache Mathematik (etwas jenseits von ATR0) leugnen, die zur Konstruktion von V verwendet wird.

Eine oft vernachlässigte, aber entscheidende Hypothese von Gödels Unvollständigkeitssatz ist, dass die betreffende Theorie stark genug ist – es reicht aus, dass die Theorie die Theorie der ganzzahligen Arithmetik diskutieren kann.

Ein Standardbeispiel für eine entscheidbare Theorie ist (Tarskis Axiomatisierung der) euklidischen Geometrie. Oder im Grunde dasselbe, die Theorie erster Ordnung der Arithmetik mit reellen Zahlen (als "reales geschlossenes Feld" bezeichnet).

(Die Behauptung, dass die Theorie der reellen Zahlenarithmetik die Theorie der ganzzahligen Arithmetik nicht diskutieren kann, mag überraschen; der Punkt ist jedoch, dass wir nicht fragen, wie man Operationen berechnet, sondern wie man Fragen diskutiert, wie zum Beispiel, ob bestimmte Gleichungen ganzzahlige Lösungen haben . In der Theorie erster Ordnung der reellen Arithmetik können Sie nicht definieren, was es bedeutet, eine ganze Zahl zu sein, und daher können Sie zwar fragen, ob bestimmte Gleichungen eine Lösung haben, Sie können jedoch nicht fragen, ob eine der Lösungen ganze Zahlen sind.)

Was Sie sagen, ist wahr, aber CUH ist aus einem anderen Grund immer noch inkohärent.

Hilbert war Formalist. Er meinte nicht, dass die Dinge, auf die sich die Symbole beziehen, tatsächlich existieren, nur weil ein formales System konsistent ist. Er hat es lediglich so verstanden, dass mit dem formalen System gearbeitet werden kann und dennoch nützliche Antworten gegeben werden können.

Die Position, die Sie Hilbert zuschreiben, nennt man mathematischen Realismus: dass konsistente mathematische Objekte tatsächlich existieren.

Gödels Unvollständigkeitssätze sagten nicht, dass Unentscheidbarkeit Konsistenz impliziert. Aber allein diese Entscheidbarkeit impliziert Widersprüchlichkeit. Und dies in jeder Theorie, die Peanos Axiome für die Arithmetik unterstützt.

Es kann gezeigt werden, dass die elementare euklidische Geometrie, die eine euklidische Geometrie ist, die mit der Logik erster Ordnung ohne Mengenlehre verbunden ist, vollständig und konsistent ist. Dies wurde 1951 von Tarski gemacht. Und wir können daraus schließen, dass es ein schwächeres System als die Arithmetik ist.

Auch die Theorie der reell abgeschlossenen Felder ist vollständig. Dies wurde 1940 auch von Tarski erreicht. Es stellt sich heraus, dass dies mit dem vorherigen Beispiel zusammenhängt, da die elementare euklidische Geometrie ein Modell eines reell abgeschlossenen Feldes ist.

Ich bin kein großer Fan von Tegmarks Theorien – also höre ich hier auf.