GÊNESE
MATEMÁTICA
ÍNDICE
Relação
de Símbolos Utilizados
Introdução
A
Teoria Nuclear da Linguagens
Lógica
Teoria
dos Conjuntos
RELAÇÃO
DE SÍMBOLOS UTILIZADOS
∀x Para
todo x
∃x Existe
x
∄x Não
existe x
x∈y x
pertence a y
x∉y x
não pertence a y
x=>y x
implica y
▄ Como
queríamos demonstrar
INTRODUÇÃO
A
ideia central deste livro é proporcionar a construção da
Matemática utilizando a Teoria Nuclear das Linguagens (TNL) que
fornece
um pequeno conjunto de palavras capazes de gerar todas as linguagens,
códigos e conceitos.
O
livro sobre a TNL demostra o processo de obtenção deste núcleo
extraído da linguagem e o confronta com os fundamentos da Matemática
e da Física, estes não puderam provar ser mais fundamentais do que
a TNL, ela
foi capaz de reescrever ou demonstrar inclusive axiomas, este fato
coloca esta teoria como ponto de partida obrigatório para a
formalização de conceitos os quais, costumeiramente, se escoram
demasiadamente
sobre a linguagem natural.
Portanto,
tendo em mente que os fundamentos das ciências estão dispostos de
forma desorganizada e
empírica, o
objetivo proposto
se mostra vital para a formalização e fundamentação sólida desta
ciência que, historicamente, serve de base para as demais.
A
TEORIA NUCLEAR DAS LINGUAGENS
Neste
capítulo apresentaremos um resumo das principais características e
resultados da TNL. Ela afirma
que todas as palavras e ideias podem ser geradas mediante
combinações dos conceitos fundamentais
ter
e fazer,
os quais aplicam-se aos substantivos produzindo todas as linguagens e
códigos.
Sua
simbologia utiliza apenas dois caracteres fundamentais (. e >), o
ponto indica o ter
e a "seta" indica o fazer.
O “não” foi descartado como um possível candidato para este
núcleo, pois seria uma forma de expressar, de forma sintética, todo
um conjunto maior de fatos, exemplo: A
casa não é
verde = A casa é amarela ou vermelha ou branca ou azul ou rosa…
Também, ao dizermos que uma casa é
amarela, estamos dizendo que ela não é azul, nem roxa nem qualquer
outra cor diferente da cor amarela.
EXEMPLOS
DE FÓRMULAS DA TNL
x
. y = x tem y
x
> y = x faz y
x
. (>y) = x tem fazer y / x pode fazer y
x
> (y > z) = x faz y fazer z / x utiliza y para fazer z
(y
. z) > (z . x . z) = Apenas x é y / y tem z faz z ser igual à x
°x
= não x/complementar de x
x°.y
= x não tem y.
Observação:
inserimos um símbolo para o “não” por uma necessidade prática.
Lista
de resultados matemáticos da TNL:
- Definição precisa de conceitos sem a necessidade de entes primitivos;
- Refutação dos teoremas de Kurt Gödel;
- Fórmula exata para o conceito de existência: ∃x equivale a afirmar que x∈x;
- Demonstração de axiomas, crítica e refutação de alguns axiomas de Zermelo-Fraenkel;
- Construção dos números naturais, axiomática de Peano e respectivas operações;
- Demonstração da existência do conjunto de todas as coisas.
Portanto,
a TNL demonstrou ser uma teoria mais fundamental do que a Matemática,
pois pôde confrontar até seus axiomas e conceitos mais
fundamentais, desta forma, esta obra tentará fundamentar e corrigir
algumas inconsistências, ambiguidades e redundâncias presentes na
formalização desta disciplina.
LÓGICA
A
teoria dos conjuntos e a lógica de primeira ordem podem formalizar
toda a matemática, porém ambas dependem muito da linguagem natural
para ser fundamentar, é neste ponto que a TNL age, pois sistematiza
as linguagens e códigos. Existem outros tipos de lógica, para o
leitor que tiver interesse, indicamos o livro “Lógica Matemática”
do Professor Rogério Augusto dos Santos Fajardo, tais “lógicas”
não serão consideradas, pois todas suas variantes baseiam-se em
ideias que já foram diluídas no livro sobre a TNL, por exemplo:
necessidade, possibilidade, causa, efeito e probabilidade.
A
lógica de primeira ordem se divide em 3 partes:
- Linguagem: Símbolos e regras de escrita (formação);
- Semântica: Significação da linguagem (interpretação);
- Axiomática: Provar teoremas a partir de outras afirmações.
Percorreremos
estas três partes com detalhes, mas antes cabe salientar que a
lógica de primeira ordem é
dita
ser
livre
de contexto,
portanto é
inferior
à linguagem natural e
possui sintaxe controlada, ou
seja: limita o arranjo de símbolos a fim de evitar paradoxos.
A
linguagem da matemática é a lógica e
a
linguagem da lógica é
a própria linguagem natural (de
forma controlada-limitada).
Não
seria possível
provar um teorema conhecendo apenas a sintaxe, pois
toda sintaxe possui um
significado atrelado.
Muitas
vezes isto não é percebido, e os símbolos são utilizados de forma
automática sem que se reflita a respeito deles, isto contrasta com
sua importância na fundamentação da teoria.
O
uso da sintaxe controlada evita
o
surgimento de paradoxos, este
é um ponto crucial a ser tratado, pois a limitação da sintaxe
evitou o desenvolvimento de um completo entendimento da linguagem
natural isto só veio a ser corrigido com a TNL.
O argumento de Gödel foi uma variação do paradoxo do mentiroso
“esta
frase é falsa”, ora, se ela é falsa então ela é verdadeira e,
se é verdadeira, então é falsa. Ele baseou-se nisto para sustentar
seus teoremas, porém, de acordo com a TNL, esta frase indica algo
que não existe,
não é real e não é verdadeiro: todos conceitos equivalentes.
Temos, nada mais nada menos, do que algo análogo ao paradoxo de
Russel que se baseia numa representação de algo que não existe
“x°.x” (x não tem x). Devemos lembrar que o “não” indica,
automaticamente, que a afirmação não é válida(não existe), daí
deduz-se o princípio do terceiro excluído: toda afirmação é
verdadeira ou falsa, não existe a possibilidade dela ser as duas
simultaneamente. Portanto, x°.x elimina x.x e vice-versa. Não se
pode conceber algo que exista e não exista ao mesmo tempo, porém
podemos considerar este pensamento com símbolos, fazendo
representações de coisas que não existem, logo, só porque podemos
representar algo, não quer dizer que ele exista necessariamente.
A
LINGUAGEM DA LÓGICA DE PRIMEIRA ORDEM
A
lógica de primeira ordem é expressiva o suficiente para formalizar
toda a matemática, mas não é capaz de englobar toda a linguagem,
desta forma, é necessário limitar o contexto da linguagem à qual
estamos nos referindo. O “alfabeto” da linguagem da lógica de
primeira ordem sempre é o mesmo, independente da limitação
contextual à qual ela esteja submetida, o alfabeto é formado por:
- Variáveis (fórmulas atômicas): x, y, z... Também podem ser indexadas por números naturais: x1, x2...;
- Conectivos: ↔, ¬, ⋀, ⋁, →;
- Quantificadores: ∃ e ∀;
- Delimitadores: ), ( e , ;
- Igualdade: =;
- Símbolos relacionais: Para cada número natural há uma lista (que pode ser vazia) de símbolos relacionais n-ários, costumam ser representados por letras maíusculas que também podem ser indexadas por números naturais;
- Símbolos funcionais: Para cada número natural há uma lista (que pode ser vazia) de símbolos funcionais n-ários, costumam ser representados por letras maíusculas e podem ser indexadas por números naturais;
- Constantes: Uma lista, que também pode ser vazia, de símbolos normalmente letras minúsculas do início do alfabeto, e podem ser indexadas pelos naturais.
Podemos
notar que não se trata de uma linguagem fundamental, pois não é
capaz de definir o significado de seus símbolos de forma não
empírica. Discutiremos como cada um dos itens acima poderiam ser
explicados pela TNL.
VARIÁVEIS
(FÓRMULAS ATÔMICAS)
O
conceito de variável confunde-se com a ideia do axioma da escolha
que veremos com mais detalhes no capítulo sobre teoria dos
conjuntos. Se
x varia dentro de um conjunto C, então seu valor depende de uma
escolha, a
não especificação implicaria
em indefinição
que é um conceito já contemplado pela TNL. Outra possibilidade
seria a
generalização o
que nos levaria a mais uma redundância, agora envolvendo o ∀
(para todo).
Para
o caso limitado da lógica, as variáveis ou “fórmulas atômicas”
são expressões que não possuem os conectivos em sua formação,
elas não podem ser objetos, mas apenas afirmações que são
classificadas em verdadeiras ou falsas, portanto a lógica não
engloba toda a linguagem como a TNL faz. Podemos quebrar objetos e
até o átomo determinando seus elementos constituintes, a TNL quebra
estes "átomos" da linguagem natural, pois fornece uma
estrutura capaz de fragmentar todas as expressões da linguagem,
enquanto que a lógica se limita a dizer que são fórmulas atômicas
inquebráveis que podemos apenas dizer se são verdadeiras ou falsas,
a TNL amplia toda esta concepção com o conceito universal de
existência.
Uma
variável x pode ser igual a V ou a F, temos o “ou” em sua
estrutura básica, sua fórmula seria a seguinte dentro da TNL:
(x.F.x)>°(x.V.x), (x.V.x)>°(x.F.x), em outras palavras x=F
faz x≠V
e x=V faz x≠F.
Note que tal entendimento não se importa com a essência das
variáveis, basta saber se o “valor” delas é V ou F, por
exemplo: se x= “papai noel existe”, a lógica não considera esta
possibilidade na realidade, nem que x seja apenas a frase escrita,
ela limita seu contexto de forma a diminuir x de forma que x=V ou
x=F.
CONECTIVOS
Os
cinco conectivos listados pela lógica de primeira ordem podem ser
reduzidos a apenas dois: ¬ e ⋀. O significado destes conectivos
pode ser expresso pela linguagem natural:
- ↔: equivalência;
- ¬: negação;
- ⋀: e;
- ⋁: ou;
- →: implicação.
Todos
os conectivos podem ser reduzidos à apenas ¬ e ⋀, vejamos como
isto é feito para os conectivos derivados:
- Equivalência: A↔B = (A→B)⋀(A→B)
- Ou: A⋁B = ¬((¬A)⋀(¬B))
- Implicação: A→B = (¬A)⋁B ou seja: A→B = (¬A)⋁B = ¬((¬¬A)⋀(¬B)) = ¬((A)⋀(¬B))
Nota:
poderíamos utilizar ¬ e ⋁ para os mesmos fins de redução.
E ⋀
Diferente
do que ocorre na implicação, o "e" não indica,
necessariamente, uma interdependência entre os termos. Se for
interpretado como uma intersecção, ele indica que um elemento x
pertence a dois conjuntos A e B ao mesmo tempo, em TNL: A.x, B.x.
Podemos ver que não foi necessário dizer que “A.x e B.x”, basta
a menção das construções lado a lado, pois “A e B” equivale à
“AB”. Dizer “a casa é verde e bonita” equivale a dizer “a
casa é verde, a casa é bonita”, portanto, o “e” não deve ser
visto como algo primitivo, mas apenas mais um recurso da linguagem
que pode ser explicado pela TNL.
Escrever AB
deve
ser entendido como uma referência
à
A e a B como um conjunto único, portanto,
neste
caso temos uma união dos conjuntos, pois
(AB).A e (AB).B.
No
contexto limitado da lógica de primeira ordem, o que importa é
apenas o valor de cada variável, portando A⋀B possui as seguintes
possibilidades:
V⋀V
= V
V⋀F
= F
F⋀V
= F
F⋀F
= F
Nota-se
que A⋀B só poderá ser verdadeira se A e B forem ambos
verdadeiros, logo, tal expressão refere-se à validade de AB: a
união de A e B como um todo. Pode
ocorrer que parte de A ou B seja falsa, por exemplo: se B é a frase
“São Paulo fica no Brasil e existem triângulos com quatro lados”,
então apenas uma parte de B é verdadeira, logo, não podemos
afirmar que todo o conjunto AB é verdadeiro, o ⋀ lógico possui
esta ideia intrínseca de todo verdadeiro ou de junção, união de
conjuntos o que pode se confundir com o “ou”.
Portanto
temos as seguintes concepções para o ⋀:
- Intersecção: A.(A∩B), B.(A∩B), (A.x, B.x)>(A∩B).x;
- União: (A e B).(AB).(A e B), a soma também pode ser incluída aqui, pois 2 + 3 = 2 e 3 no sentido de união; (AB).B, (AB).A, ((AB).x, B°.x)>A.x, ((AB).x, A°.x)>B.x. Esta ideia de junção é muito interessante, pois pode formar quaisquer coisas mediante a junção de suas partes integrantes;
- Validade simultânea de A e B, neste caso: (.A, .B)>.(AB), (.A, °.B)>°.(AB), (°.A, .B)>°.(AB), (°.A, °.B)>°.(AB). Note que abreviamos A.A “existe A ou A tem A” por .A “tem A”.
A
TNL foi capaz de expressar qualquer uma das concepções como meras
construções de sua sintaxe.
OU ⋁
O
“ou” pode indicar uma interdependência entre termos, por
exemplo: na frase “ela é rica ou feliz”, se ela é rica então
não é feliz e, se é feliz, então não é rica; ambas as frases
interferem uma na outra. Na TNL escreveríamos (x>°y, y>°x).
Se
for interpretado como uma união de conjuntos “x pertence à união
de A com B”, ele indica que um elemento x pertence ao conjunto A ou
ao conjunto B, em TNL: ((A∪B).A,
(A∪B).B), ((A∪B).x,
A°.x)>B.x, ((A∪B).x, B°.x)>A.x
(note que A∪B=AB). Neste caso, o
“ou” cumpre uma função de junção assim como o ⋀ também
pode fazer. Imagine um y que não possa ser decomposto em partes
menores, então não existem w e z, diferentes de y, tais que
y=w⋀z=wz ou, analogamente, y=w∪z=wz;
y não teria partes próprias, em outras palavras: y.p>p.y. ou
(y.(wz).y, °(w.z.w))>(°.w, °.z), se isto é possível não se
sabe, mas a TNL pode expressar.
No
contexto limitado da lógica de primeira ordem, o que importa é
apenas o valor de cada variável, portando A⋁B
possui as seguintes possibilidades:
V⋁V
= V
V⋁F
= V
F⋁V
= V
F⋁F
= F
Nota-se
que A⋁B
só poderá ser verdadeira se A ou
B for verdade.
Portanto
a frase:
“São Paulo fica no Brasil ou
existem triângulos com quatro lados” seria
verdadeira, o oposto do que ocorreria se o “ou” fosse substituído
por “e”.
Portanto
temos as seguintes concepções para o ⋁:
- Exclusividade: (A⋁B).(°A>B, °B>A).(A⋁B);
- Pertencimento a uma união de conjuntos: ((A∪B).A, (A∪B).B), ((A∪B).x, A°.x)>B.x, ((A∪B).x, B°.x)>A.x;
- Validade de A ou B: (.A, .B)>.(A⋁B), (.A, °.B)>.(A⋁B), (°.A, .B)>.(A⋁B), (°.A, °.B)>°.(A⋁B).
IMPLICAÇÃO
E EQUIVALÊNCIA
A
equivalência pode ser descartada como um conectivo primitivo logo de
início, pois (A↔B)=(A→B, B→A) ou A→B→A, nada mais é do
que uma forma simplificada de se escrever duas implicações.
A
implicação pode ser substituída pelo > o “fazer” da TNL,
pois possui o mesma ideia de causa e efeito, exemplos:
- x+1=2→ x=1, na TNL: (x+1=2)>(x=1), para mais detalhes sobre a fragmentação do processo de resolução de equações sugerimos a leitura do livro sobre TNL;
- x∈N→x∈R, na TNL: (N.x)>(R.x);
- Todo humano é mortal→Jesus é mortal, na TNL: (M.H, H.J)>M.J, onde M=conjunto dos mortais; H= conjunto dos homens e J=Jesus. Este caso será importante para desenvolvermos o quantificador ∀.
No
caso limitado da lógica de primeira ordem, temos que nos ater apenas
aos
valores
de A e B:
V→V
= V
V→F
= F
F→V
= V
F→F
= V
Os
diagramas de Venn-Euler, quando indicam variáveis proposicionais,
devem ter intersecção não vazia. Imaginar que A e B são
independentes não é válido, portanto, podemos ver isto como uma
forma de se dizer que, de algo existente (verdadeiro), só podem sair
coisas existentes. A primeira, segunda e quarta linha da tabela
aceitam esta interpretação, porém a terceira linha nos diz que de
algo não existente sai algo existente, a única forma disto ser
verdade é se entendermos P sendo parcialmente verdadeiro, desta
forma dizer que de algo parcialmente verdadeiro (ou seja falso), pode
sair algo verdadeiro justificaria a tabela. Nesta interpretação,
teríamos:
(.x,
.y)>((.x)>(.y))
(.x,
°.y)>°((.x)>(.y))
(°.x,
.y)>((°.x)>(.y))
(°.x,
°.y)>((°.x)>(°.y))
O
fato de que a TNL nos permite expressar esta tabela-verdade independe
de sua existência ou viabilidade em situações reais. Conforme
dissemos, esta tabela é melhor interpretada se for entendida como a
possibilidade de algo verdadeiro ser gerado por outro conjunto, mesmo
ele sendo verdadeiro em parte: o falso pode ser parcialmente
verdadeiro, mas o verdadeiro é integralmente verdadeiro.
Vimos
também que, para a lógica de primeira ordem, A→B=¬((A)⋀(¬B)),
ou
seja: não pode acontecer de A ocorrer sem a ocorrência de B, dizer
que “A implica B” equivale a dizer que “é falso que A é
verdadeiro e B é falso”.


