- Vztah mezi kartézskou rovinou, komplexní
rovinou a vektorovým prostorem dimenze 2
- Vztah mezi množinami a platností výroků (např. množinový a
pravdivostní důkaz De Morganových pravidel)
Logika
Orbis
Pictus: Mudrctví
Wikipedie:
Logika
S
logikou jsou potíže
-
Všichni ji neustále používáme.
-
Topíme se v problémech a tušíme, že mnohé z
nich by byly řešitelné lepším uplatněním logiky.
-
Kvalita myšlení určuje úspěšnost každého
jednotlivce i společnosti. Vadné myšlení, ať je to nesprávný výběr
argumentů nebo logické chyby, nás stojí obrovské prostředky a vede
k frustraci.
-
Definice logiky - Věda o správném myšlení
- je asi správná, ale dělá nám potíže logiku popsat tak, aby byla
srozumitelná a dala se vyučovat na základních a středních školách.
Možná to bude tím, že při definici
logiky používáme termín myšlení, aniž bychom si rozmysleli, co myšlení
je. Zkusme tedy začít tam.
Myšlení
Začneme od příkladu: Mějme svah
hory v horské krajině:
-
Kámen na svahu hory se vždy stejným způsobem
skoulí do údolí (pokud není podepřen tak, aby se to nestalo). Řekneme
že kámen nemyslí.
-
Kamzík na tomtéž svahu se rozhlédne a vydá se
tam, kde je nejméně překážek, kde hrozí nejmenší nebezpečí a
kde je nejvíce trávy. Řekneme že kamzík myslí jednoduše.
-
Člověk, podle svých znalostí, je schopen se vydat
kterýmkoli směrem tak, aby i za cenu velkých překážek dosáhl svého
cíle. K tomu často používá pomůcky - například kompas, mapu, telefon
nebo Internet. Umí používat i formální postupy a spolupracovat s dalšími
lidmi, aby z informací vyvodil co nejlepší plán svého putování.
Řekneme, že člověk myslí složitě.
Tento jednoduchý příklad nás vede
k názoru, že
myšlení je proces zpracování informace takový, aby
bylo dosaženo nějakého cíle. Logika je potom věda o správném
vedení tohoto procesu.
Základní
entity logiky
Vyberme je podle výše uvedeného příkladu:
-
Objekt - v příkladu jsou to hory v krajině,
skály, kameny, stromy, zvířata atd. V popisu krajiny máme volnost -
například "hora porostlá stromy" může být popsána jako "hora + mnoho
individuálních stromů" nebo jako "zalesněná hora" - záleží na tom,
o čem myšlení bude.
S objekty logika moc práce nemá - existují
a vstupují do procesu myšlení všude, kde je potřebujeme.
-
Výrok - v příkladu to jsou tvrzení "50
metrů na jih stojí skála.", "Skála na jihu je 20 metrů vysoká" nebo
"Z lesa se ozývá medvěd.". Výroky zachycují existenci objektů,
zachycují stavy a popisují děje. Není to s nimi jednoduché:
-
Některé platí - tzv. pravdivé výroky
- například: stromy rostou nahoru; led taje při 0º C; zlato je žluté.
-
Některé neplatí - tzv. nepravdivé výroky
- například: stromy rostou dolů; led taje při -20º C; zlato je fialové.
-
Některá tvrzení platí někdy - například: "jehličí
píchá" - smrkové ano, modřínové ne. Takováto tvrzení se někdy
nazývají nevýroky. Budeme se jimi zabývat později.
Pravdivé a nepravdivé výroky
mají hezký vztah, realizovaný tzv. operátorem negace:
-
Z každého pravdivého výroku umíme udělat nepravdivý
- například k výroku "zlato je žluté" mechanicky odvodíme nepravdu
"zlato není žluté".
-
Z každého nepravdivého výroku umíme udělat
pravdivý - například k výroku "zlato je fialové" mechanicky
odvodíme pravdu "zlato není fialové".
Základní
situace logiky
Kdykoli řešíme nějaký problém,
v jeho popisu vystupují objekty a výroky. Tím, že samotná existence
objektu je také výrok, dá se říci, že řešení problému je shromažďování
výroků a manipulace s nimi.
Při manipulaci se sadou výroků
se často setkáváme se dvěma situacemi:
-
v sadě výroků platí všechny
současně - logika tuto situaci nazývá konjunkcí.
-
v sadě výroků platí alespoň
jeden - tato situace se nazývá disjunkcí.
Základ
správného myšlení
Objekty máme, situace máme - co s
nimi teď? Z daných faktů vyvozujeme důsledky tak dlouho, dokud to dokážeme
nebo dokud nedojdeme k něčemu, co nám připadá tak dobré, že to chceme
zrealizovat. Vyvozování důsledků provádíme úsudkem (o něm
podrobněji níže), většinou s použitím pravidel
nazývaných implikace. Každá implikace
má formu dvojice "příčina → důsledek".
Příklady implikací:
-
Když zapálíme papír, zbyde černý popel.
-
Když v lese potkáme srnku, uteče.
S pomocí jednoduchých úsudků můžeme budovat rozsáhlé
usuzovací řetězce, různě propojené dalšími logickými funkcemi.
Tím získáváme obrazy reálných dějů - drahocenosti našeho pokladu
znalostí.
Sbírání
znalostí
Tak, jak čas plyne, poznáváme objekty
a výroky o nich. Pozorujeme dění kolem a sbíráme implikace. Protože
tyto znalosti používáme při myšlení, schraňujeme je po celý život
a budujeme si z nich svůj vnitřní svět.
-
Zvláštní pozornost při tom věnujeme lidským
tvářím a jednání s lidmi, abychom byli schopni s každým a za každé
situace jednat tím nejlepším způsobem. Svoje znalosti o lidech a správném
chování si hojně doplňujeme čtením novin a sledováním televize.
-
Při pozorováním světa používáme princip "Podobné
věci mívají podobné vlastnosti i účinky" - tzv. princip abstrakce.
Takto budujeme objektové hierarchie. Přitom pečlivě sledujeme odchylky
od tohoto pravidla. Svůj systém znalostí zdokonalujeme studiem knih
a Internetu.
-
Důležitou roli hraje naše vzdělávání ve škole.
-
K logice se vztahuje spousta, možná všechny anekdoty - i jejich české
pojmenování "vtip" napovídá, že jde o chytré myšlenky.
-
Se správným myšlením se pojí citáty a úsloví - ty většinou podávají
všeobecná vodítka správného a chytrého jednání.
*****
To je vše, vše co je nutné
vědět a čeho se držet - všechno ostatní je odvozeno od tohoto základního
schema.
*****
Další
povídání o logice
O
chytré negaci
Negace je velmi náchylná k chybám.
Je to proto, že přirozený jazyk zná několik způsobů vytváření
opaku. Opakem "černé barvy" je pro někoho "bílá", pro jiného "bílá
nebo barevná", pro logika je to pouze barva "nečerná".
Tím se pro výrok "barva je černá"
dosáhne žádoucí stav, kdy spolu se svou negací tvoří dvojici výroků,
které pokrývají všechny možné barvy. Tento stav se nazývá "zákonem
o vyloučené třetí možnosti", neboli "věci jsou buď tak nebo
naopak, třetí možnost není".
O výrocích
Tvrzení "jehličí
píchá" není výrokem, protože někdy platí (smrk), někdy ne (modřín).
Abychom z něj udělali výrok, musíme je doplnit, například:
-
"každé jehličí píchá" - výrok nepravdivý,
-
"některé jehličí píchá" - výrok pravdivý,
-
"smrkové jehličí píchá" - výrok pravdivý,
-
"modřínové jehličí píchá" - výrok nepravdivý.
O
úsudku
Úsudkem obecně rozumíme postup,
jak ze známých faktů vyvodit nový poznatek. Nejčastějšími typy
úsudků jsou:
-
Platí-li A a platí-li implikace A → B, platí
B (český název pravidla je "pravidlo odloučení", latinsky
"modus ponens"). Je to nejpoužívanější
typ úsudku.
-
Neplatí-li B a platí-li implikace A → B, neplatí
A (latinsky "modus tollens").
-
Neplatí-li B a platí-li výrok (A nebo B),
platí A (latinsky "tollendo ponens").
-
Platí-li A a platí-li výrok (jen A nebo
jen B), neplatí B (latinsky "ponendo tollens").
Chyby
v myšlení
Většina chyb v myšlení jsou chyby
úsudku:
-
Nesplněný předpoklad.
-
Neplatné pravidlo.
K tomu stačí přimíchat špatně vytvořené negace a neuvěřitelný
propletenec je hotov.
Logika
prakticky
V praxi se často musíme rozhodovat i přesto,
že nemáme dostatek informace pro splnění podmínek úsudku - například:
-
Rybář jde na ryby i když neví, jestli některou chytí.
-
Zemědělec zaseje přesto, že nezná dopředu průběh počasí, aktivitu
škůdců ani vývoj cen.
-
Soudce musí rozhodovat přesto, že nemá všechny informace pro jednoznačný
úsudek
Neúmyslné chyby jsou námětem diskuze,
úmyslné chyby jsou základem taktiky politiků a právníků. Pak se
jim říká překrucování faktů,
desinterpretace, zavádějící
argumentace atd.
Ekvivalence
Stane-li se, že "A → B" a
současně
"B → A", nastává A i vždy
B současně. Pro takovou situaci zavádíme název "ekvivalence".
Lidově se označuje jako "dvě strany jedné mince". Ze všech lidí na
světě ji mají nejraději fyzikové a matematici, protože jim zjednodušuje
teorie.
O
množinovém zápisu
Přirozeným znázorněním logických
úloh je množinový zápis - konjunkce se znázorňuje jako průnik množin,
disjunkce jako jejich sjednocení.
O
formální logice
Pro zvládnutí složitějších úkonů
nevystačíme se slovním ani s množinovým popisem. Proto se zavádí
zápis pomocí formulí. Ty obsahují:
-
symboly výroků, například A, B, C, p, q
-
symboly vztahů a operací, například: ¬,
∧, ∨, →, <=>
Příklady zápisu formulí:
-
negace "není pravda že A" se zapíše "¬A"
-
konjunkce "A a B a C" se zapíše "A ∧ B
∧ C"
-
disjunkce "A nebo B nebo C" se zapíše "A
∨ B ∨ C"
-
implikace "z A vyplývá B" se zapíše "A → B"
-
ekvivalence "A platí právě tehdy, když platí
B" se zapíše "A <=> B"
Můžeme sestavovat i složitější
formule, například:
-
¬(p ∧ q) <=>
(¬p ∨ ¬q)
-
¬(p ∨ q) <=>
(¬p ∧ ¬q)
Formule otevírají obrovský prostor kombinací symbolů.
Abychom se v něm vyznali je třeba si ujasnit jeho nejjednodušší části:
-
jak je to s formulemi obsahujícími pouze jeden výrok.
-
jak je to s formulemi obsahujícími pouze dva výroky.
Potom můžeme uvažovat o zbytku.
Přehled
logických funkcí pro 1 argument
Argument |
f01 |
f01 |
|
¬ |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Přehled určuje dvě funkce:
-
f01 - identita - jednoduchá, má jen formální význam,
-
f02 - negace.
Přehled
logických funkcí pro 2 argumenty
Argumenty |
f01 |
f02 |
f03 |
f04 |
f05 |
f06 |
f07 |
f08 |
f09 |
f10 |
f11 |
f12 |
f13 |
f14 |
f15 |
f16 |
|
∨ |
|
|
→ |
|
↔ |
∧ |
|
|
|
|
|
|
|
|
<1 1> |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
<1 0> |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
<0 1> |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
<0 0> |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
Z nich již známe čtyři funkce - jsou označeny symboly
v druhém řádku tabulky.
Některé další mají také jednoduše pochopitelný význam:
-
f01 - vždy pravda - jednoduchá a k ničemu,
-
f04 - kopie prvního argumentu - jednoduchá a k ničemu,
-
f06 - kopie druhého argumentu - jednoduchá a k ničemu,
-
f09 - Shefferova funkce - „... je
neslučitelné s ...“,
-
f10 - vylučovací disjunkce -
„... buď ... anebo ...“,
-
f15 - Peirceova funkce - „ani ..., ani ...“,
-
f16 - vždy nepravda - jednoduchá a k ničemu.
O
implikaci
Pohledem do tabulky se nám funkce f05 - implikace
- jeví dosti nenápadně. A přesto právě ona je základem logiky myšlení.
Můžeme se ptát proč - odpověď je odpovědí kruhem (tak zvaná tautologie):
-
implikace poskytuje jistotu - platí-li A, vždy platí B,
-
tedy neplatí-li B, nemůže platit A,
-
implikace neklade žádné další požadavky, tj. neplatí-li A, může
B platit i neplatit.
To je přesně smysl vertikální čtveřice <1 0 1 1>
pod funkcí f05 v tabulce. Opravdoví logici se dokáží bez implikace
obejít, umí ji nahradit například Shefferovou funkcí. Jde to
však jen v teoretické rovině nebo ve světě elektrických logických
obvodů, protože pouze a jen implikace má ony jednoduché vlastnosti
uvedené výše.
Vedle toho, že logika mluví o věci tak notoricky známé,
jako je myšlení, má ještě jednu nemilou vlastnost: Vůbec ji totiž
nezajímá svět kolem. Nepátrá po obloze jako astronomie, nezkoumá
jevy jako třeba optika, ani si nestaví nové světy jako matematika.
Vystačí si s tím, co už v hlavně máme - v tom se blíží tvrzením
klasiků.
Logika pouze tvoří nové výroky z výroků, které jsou
dány. Z tohoto pohledu je činnost logiky následující:
-
informace se v logickém kroku logiky plně zachovává - to je tzv. tautologie,
-
informace se v logickém kroku částečně ztrácí - to je tzv. dedukce,
-
informace v logickém kroku se změní tak, že něco nového přibude
- to je tzv. logická chyba, například chybná indukce.
Příkladem tautologií jsou tzv. De
Morganova pravidla:
-
¬(p ∧ q) <=>
(¬p ∨ ¬q)
- důkaz správnosti lze provést přes množinový zápis:
-
p platí na nějaké množině P
-
q platí na nějaké množině Q
-
(p ∧ q) tedy znázorníme jako průnik P
a Q
-
¬(p ∧ q) tedy
jsou všechny prvky množin mimo průniku P a Q
-
a to jsou skutečně všechny prvky pro které neplatí p nebo q.
-
¬(p ∨ q) <=>
(¬p ∧ ¬q)
- důkaz má podobný postup.