プリンキピア・マテマティカ

アイザック・ニュートンの著作については「自然哲学の数学的諸原理」をご覧ください。

この記事は検証可能な参考文献や出典が全く示されていないか、不十分です。 出典を追加して記事の信頼性向上にご協力ください。（このテンプレートの使い方） 出典検索?: "プリンキピア・マテマティカ" – ニュース · 書籍 · スカラー · CiNii · J-STAGE · NDL · dlib.jp · ジャパンサーチ · TWL (2023年10月)

『プリンキピア・マテマティカ』(Principia Mathematica: 数学原理)は、数学の基礎に関する著作である。

アルフレッド・ノース・ホワイトヘッドとバートランド・ラッセルによって書かれ、1910年から1913年に出版された、全3巻からなるそれは、記号論理学において、明示された公理の一組と推論規則から、数学的真理すべてを得る試みである。

『数学原理』のための主要な霊感と動機の1つは論理学に関するフレーゲの初期の仕事である。それがラッセルのパラドックスをもたらすことをラッセルが発見したのは本書が成立する以前のことである。プリンキピアは、哲学と数学と論理学において、アリストテレスの『オルガノン』以来もっとも重要で独創的な仕事の一つと、著者の一人であるホワイトヘッドを含めた多くの専門家に考えられている。

モダン・ライブラリーは、この本を20世紀のノンフィクション書籍上位100のリスト(Modern Library 100 Best Nonfiction)の23位に位置づけた^[1]。

プリンキピアは、集合論、基数、序数および実数だけをカバーした。実数解析からのより深い定理は含まれていなかったが、知られていた数学の多数が、適用された形式主義で原理的には展開できることが、第3巻の終りまでに明確になった。そのような展開がどんなに長くなるかも同様に明確になった。幾何学についての第4巻が計画されていたが、第3巻が完成した後で、著者たちは知的に枯渇したことを認めた。

残された当時の関心は以下の2件であった。

1. プリンキピアの公理から矛盾が導かれるかどうか(無矛盾性の問題)
2. 証明も反証もされない数学の言明が体系内に存在するかどうか(完全性の問題)

命題論理自体は無矛盾で完全であると知られていたが、同じことはプリンキピアの集合論の公理に関しては確立されていなかった。(ヒルベルトの第2問題を参照)

ゲーデルの不完全性定理は、これら2つの関連する問題に予期せぬ光を投げかけた。

ゲーデルの第1不完全性定理は、プリンキピアが無矛盾かつ完全であることはできないことを示した。定理によれば、プリンキピアのような、十分に強力な論理体系には、それぞれ本質的に「言明Gは証明不可能である」と読める言明Gが存在する。このような言明は、キャッチ22とよばれる種類であり、Gが証明可能であればそれは偽で、したがって体系は矛盾しており、Gが証明不可能であればそれは真で、したがって体系は不完全である。

ゲーデルの第2不完全性定理は、基本算術を展開するどんな無矛盾な形式体系も、その内部で展開できる方法で自己の無矛盾性を証明することはできない、と言う。

したがって、「プリンキピアの体系は無矛盾である」という言明が証明されるのは、体系内に矛盾がある場合のみで、プリンキピアの体系内で証明することはできない。

ウィトゲンシュタインは、(たとえば、数学の基礎に関する1939年ケンブリッジでの講義で)さまざまな論拠でプリンキピアを批判した。たとえば、

• それは算術のための基本的な基礎を明らかにすることを意味する。しかし、それは基本的な数えることのような、我々の日々の算術練習である。数えることとプリンキピアの間に不一致が繰り返し起これば、それは日々の数えることの誤りの証拠としてではなく、プリンキピアにおける誤りの証拠として扱われるだろう(たとえば、プリンキピアは数や足し算を正しく特徴づけなかったと)。
• プリンキピアの計算方法は、実際には非常に小さい数について使えるだけである。大きい数(たとえば10億)を用いて計算するには、この公式はあまりに長くなり、いくつかの近道の方法を使わねばならないだろうが、その方法は疑いなく、数えることのような日々の技術に(または帰納法のような基本的でない―したがって疑わしい―方法に)依るだろう。したがって再び、プリンキピアは日々の技術に依っているのであり、逆ではない。

ただし、ウィトゲンシュタインはプリンキピアがそれにもかかわらず、日々の算術のある面をより明確にするかもしれないと認めた。

プリンキピアで使用される主な記号^[2]

記号	意味
⊢	公理や定理の肯定。
Df	定義の印。定義の前に書く。
. : :. :: など	記号の有効範囲を定めるための点。現代の論理学ではかっこ。
${\displaystyle \smallsmile }$	または
⊃	もし…ならば
~	…でない
≡	…である時、その時に限り
.	かつ
∃	存在する 例.(∃x)φx φxであるようなxが存在する。
( )	すべての…について 例.「(x)φx」 は「あらゆるxについてφxである」を意味する。現代記法では「∀」。
=	同一性
xRy	xはyに対して関係Rにある。
R'y	xRyであるようなx。

${\displaystyle *54\cdot 43.\ \vdash :.\ \alpha ,\beta \in 1.\supset :\alpha \smallfrown \beta =\Lambda .\equiv .\alpha \smallsmile \beta \in 2}$

${\displaystyle Dem.}$

${\displaystyle \vdash .*54\cdot 26.\supset \ \vdash :.\alpha =\iota 'x.\beta =\iota 'y.\supset :\alpha \smallsmile \beta \in 2.\equiv .x\neq y.}$

${\displaystyle [*51.231]\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \equiv .\iota 'x.\smallfrown \iota 'y=\Lambda .}$

${\displaystyle [*13.12]\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \equiv .\alpha \smallfrown \beta =\Lambda \ \ \ \ \ \ (1)}$

${\displaystyle \vdash .(1).*11\cdot 11\cdot 35.\supset }$

${\displaystyle \vdash :.(\exists x,y).\alpha =\iota 'x.\beta =\iota 'y.\supset :\alpha \smallsmile \beta \in 2.\equiv .\alpha \smallfrown \beta =\Lambda \ \ \ \ \ (2)}$

${\displaystyle \vdash .(2).*11\cdot 54.*52\cdot 1.\supset \ \vdash .\ }$Prop

From this proposition it will follow,when arithmetical addition has been defined,that 1+1=2.

• 算術的足し算が定義されていれば、この命題から1+1=2が従う。1巻,第1版のp.379(第2版のp.362;要約版のp.360)
• この証明は、*110.643 で「上の命題は時折り有用である」というコメント付きで実際に完了する(2巻、第1版のp.86、1巻から通算して752ページめ)。

• 論理主義 (数学)
• 概念記法
• 選択公理
• ブール代数
• Information Processing Language

原著

• Whitehead, Alfred North, and Bertrand Russell. Principia Mathematica, 3 vols, Cambridge University Press, 1910, 1912, and 1913. Second edition, 1925 (Vol. 1), 1927 (Vols 2, 3). Abridged as Principia Mathematica to *56, Cambridge University Press, 1962.
• Whitehead, Alfred North; Russell, Bertrand (February 2009), Principia Mathematica, Volume One, Merchant Books, ISBN 978-1-60386-182-3 
• Whitehead, Alfred North; Russell, Bertrand (February 2009), Principia Mathematica, Volume Two, Merchant Books, ISBN 978-1-60386-183-0 
• Whitehead, Alfred North; Russell, Bertrand (February 2009), Principia Mathematica, Volume Three, Merchant Books, ISBN 978-1-60386-184-7 

2次文献

• Grattan-Guinness, Ivor (January 2001). The Search for Mathematical Roots, 1870-1940: Logics, Set Theories, and the Foundations of Mathematics from Cantor Through Russell to Gödel. Princeton University Press. ISBN 069105858X. http://press.princeton.edu/titles/7004.html 

日本語訳

• 『プリンキピア･マテマティカ序論』岡本賢吾・戸田山和久・加地大介訳、哲学書房〈叢書思考の生成 1〉、1988年7月。ISBN 4-88679-023-2。  - 1910年発行の初版第1巻から、「はじめに preface」と「第一版への序論 Introduction」を翻訳したもの。

• スタンフォード哲学百科事典:
  • Principia Mathematica -- by A. D. Irvine.
  • The Notation in Principia Mathematica -- by Bernard Linsky.
• Principia Mathematica online (University of Michigan Historical Math Collection):
  • Volume I
  • Volume II
  • Volume III
• Proposition *54.43 in a more modern notation (Metamath)

この項目は、数理論理学に関連した書きかけの項目です。この項目を加筆・訂正などしてくださる協力者を求めています。

• 表示
• 編集

この項目は、書籍に関連した書きかけの項目です。この項目を加筆・訂正などしてくださる協力者を求めています（PJ出版・PJ書物／P書物）。 項目が文学作品の場合には {{Lit-stub}} を、漫画の場合には {{Manga-stub}} を貼り付けてください。

• 表示
• 編集