Esempi semplici di proposizioni indecidibili

Ci sono esempi semplici e facilmente rappresentabili di proposizioni indecidibili secondo Gödel in strutture matematiche familiari agli studenti medi o universitari?
Lucio Bernetti
1 agosto 2003
Dipende da cosa si intende con "semplice", esistono teorie elementari che sono incomplete, ad esempio quella dei gruppi, ma non per il fenomeno messo in luce da Gödel; e dipende anche da cosa si intende con "enunciato di Gödel". Gli enunciati di Gödel non sono importanti in sé, ma per quello che dicono sulle teorie, in una interpretazione metamatematica. Il loro carattere fondamentale è l'autoriferimento, che non è misterioso e si realizza spesso e naturalmente, ad esempio nella teoria e nella pratica dei computer, quando un programma tratta un altro programma, o se stesso, come un dato.
Il più semplice esempio è l'indecidibilità del problema dell'halt per macchine, o per algoritmi. Gli algoritmi (o i programmi per calcolare funzioni; limitiamoci a quelle aritmetiche a un argomento) si possono enumerare in modo effettivo (per lunghezza e ordine alfabetico): M1, M2, ...
Ognuno è individuato dal suo indice di posizione nella enumerazione. Scriviamo Mn(m) per indicare l'applicazione dell'algoritmo Mnall'input m, applicazione che dà un numero se il calcolo termina (si ferma) o può andare avanti all'infinito (si pensi a dividere certi numeri dispari per 2 per esempio). Supponiamo di voler decidere se un qualunque algoritmo applicato a un qualunque numero si ferma o meno, e con un metodo a priori effettivo, quindi ancora con un algoritmo.
Supponiamo che esista un tale algoritmo; ne esiste allora anche uno che indichiamo con M tale che per ogni n, risulti M(n) = 0 se Mn(n) non si ferma e M(n) =1 se Mn(n) si ferma. Si realizzerebbe allora facilmente un altro algoritmo M' tale che M'(n) = 0 se Mn(n) non si ferma, e M'(n) non si ferma se Mn(n) si ferma (basta aggiungere a M poche istruzioni in modo che quando M(n) arriva a 1 scatta un ciclo).
Ora è fatta. Se M' è un algoritmo, è uno della nostra lista precedente, poniamo quindi M' = Mr. Ma ora si vede subito che Mr(r) non può né fermarsi né non fermarsi.
Dunque il problema dell'halt non è risolubile in modo effettivo. Con un ragionamento analogo si prova che non è possibile trovare una volta per tutte un programma che sia un anti-virus universale.
Gabriele Lolli Dipartimento di Matematica, Università di Torino
Laura Maria Raimondi

Laura Maria Raimondi

Laureata in Chimica e con un dottorato in Scienze Chimiche, Laura Maria Raimondi insegna e svolge ricerche presso la Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali dell'Università di Milano. Attualmente si occupa di modellistica molecolare, vale a dire della simulazione, con metodi computazionali, della struttura e del comportamento dinamico di molecole organiche e di biomolecole, nonché della loro reattività.


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