在邏輯學及證明理論中,自然演繹(Natural Deduction)是一種證明演算,其中邏輯推理透過與人類「自然」推理方式相近的推論規則來表達。與此不同的是,希爾伯特系統(Hilbert-style systems)則試圖最大程度地利用公理來表達邏輯演繹的法則。這兩種系統的區別,近年來引發了學術界的廣泛討論。
自然演繹法的核心在於從一組前提出發,透過反覆應用推論規則來推導出結論。
自然演繹法的出現源於對希爾伯特、弗雷格和拉塞爾等人所採用的公理化邏輯的各種不滿。隨著1926年在波蘭舉行的一系列研討會,數學家盧卡謝維茨(Łukasiewicz)提出了更加自然的邏輯處理方法,激勵了雅斯科夫斯基(Jaśkowski)在1929年對自然演繹法的初步定義。這種方法不是简单的公理,而是將邏輯推理視為一種自然過程。
1933年,德國數學家根特岑(Gerhard Gentzen)獨立提出現代意義上的自然演繹法,並創造了名為'自然演繹'的術語,這一體系目前被廣泛應用於數學與邏輯的各個領域。
隨著自然演繹法的發展,其字面記號也多樣化,這使得對於尚不熟悉某一種記號體系的學者來說,能難以識別具體證明。有趣的是,根特岑最初使用了樹狀的證明,而雅斯科夫斯基則引入了多層嵌套盒子的方法,隨後菲奇(Fitch)對這一方法進行了變革,形成了現在我們所說的‘Fitch記號’。
從1940年開始,隨著昆恩(Quine)等人的研究,符號記號逐漸改進,用以標示前提之間的依賴關係,這為自然演繹法的使用提供了新的視角。
自然演繹法的優越性在於其對日常推理的簡潔模擬,使得邏輯過程更容易被理解和應用。這套系統不過度依賴於公理,而是建立在簡單、直觀的推論之上。
因此,自然演繹法被視作詞彙與觀念的結合,而不僅僅是一套死板的推理規則,這就使得它能夠更好地迎合人類的直覺和思維方式。
儘管自然演繹法和希爾伯特系統在邏輯推理的框架中各有千秋,但它們的根本差異在於對形式和直觀的理解。自然演繹法更趨向於模仿人類的思考過程,而希爾伯特系統則展示了公理與邏輯之間的嚴謹關係。是否有可能在兩者之間找到某種統一的方式,或許是一個值得深入探討的問題?