Dreiwertige Logik

Dreiwertige Logiken (auch: ternäre Logiken) sind Beispiele für mehrwertige Logiken, also für nichtklassische Logiken, die sich von der klassischen Logik dadurch unterscheiden, dass das Prinzip der Zweiwertigkeit aufgegeben wird. Dies bedeutet, dass es statt zwei Wahrheitswerten drei gibt, nämlich anstatt nur "wahr" (bzw. 1) und "falsch" (bzw. 0) außerdem noch "unbekannt" oder "unbestimmt" (bzw. 1/2 oder i).

Verschiedene dreiwertige Logiken

Die erste dreiwertige Logik ist das System Ł₃, das Jan Łukasiewicz 1920 entwickelte. Einen ganz anderen Ansatz verfolgte z. B. Bolesław Sobociński. Ł₃ steht in enger Beziehung zur intuitionischen Logik. Das System wurde bald darauf von Łukasiewicz und anderen zu mehrwertigen Logiken erweitert. Eine gängige Alternative zu Ł₃ ist die von Stephen Cole Kleene 1938 entwickelte Logik K₃.^[1]

Dmitrij Analtoljevič Bočvar hat ebenfalls 1938 das dreiwertige System B₃ vorgestellt, um logische und semantische Antinomien zu untersuchen, die in Logik höherer Stufen auftreten können. Der dritte Wahrheitswert stand bei ihm für sinnlos, paradox, bedeutungslos oder unsinnig.^[2][3]

Außerdem gibt es Varianten der dreiwertigen Logik, in der neben "wahr" auch "unbestimmt" ein ausgezeichneter Wahrheitswert ist, d.h. Folgerichtigkeit bedeutet in solchen Systemen, dass aus wahren Prämissen Konklusionen abgeleitet werden dürfen, die den Wahrheitswert "wahr" oder "unbestimmt" haben. Eine Alternative hierzu ist der Gebrauch des "schwachen nicht", das die Negation einer Aussage mit unbestimmtem Wahrheitswert als wahr anerkennt.

Formale Gemeinsamkeiten dreiwertiger Logiken

Neben den Wahrheitswerten w (wahr) und f (falsch) der klassischen Logik wird ein dritter Wahrheitswert eingeführt. Bei Łukasiewicz, der von einer erkenntnistheoretischen Fragestellung ausgeht, ist die intendierte Bedeutung dieses neu eingeführten Wertes in etwa: "nicht bewiesen, aber auch nicht widerlegt"; er kann als m – möglich gelesen werden. Interpretationen, die Ł₃ in der Informatik anwenden, lesen den dritten Wahrheitswert als u für unbekannt. Andere dreiwertige Logiken gehen teilweise davon aus, dass der dritte Wahrheitswert für Aussagen vergeben wird, die "weder wahr noch falsch" oder aber "sowohl wahr als auch falsch" seien. In diesen Fällen ist der Wahrheitswert i für "indefined".

Für die Junktoren und $(\land)$, oder $(\lor)$ und nicht$(\neg)$ (sofern nicht das "schwache nicht" verwendet wird) gelten folgende Wahrheitstafeln:

a und b b a f u w f f f f u f u u w f u w

a oder b b a f u w f f u w u u u w w w w w

nicht a a $\neg$ a f w u u w f

Dies kann auch folgendermaßen zusammengefasst werden:

• Der Wahrheitswert von $A\land B$ ist das Minimum der Wahrheitswerte von A und B;
• Der Wahrheitswert von $A\lor B$ ist das Maximum der Wahrheitswerte von A und B;
• Der Wahrheitswert von $\neg A$ ist der umgekehrte Wahrheitswert von A;

Ł₃ und K₃

Die Logiken Ł₃ und K₃ unterscheiden sich lediglich in der Definition der Subjunktion $(\rightarrow)$, d.h. des Junktors, der das natürlichsprachliche Konditional abbilden soll. Die entsprechenden Wahrheitstafeln sind:

wenn a dann b in Ł3 b a f u w f w w w u u w w w f u w

wenn a dann b in K3 b a f u w f w w w u u u w w f u w

Umstritten ist also lediglich der Fall, in dem beide Teile der Subjunktion den Wahrheitswert 1/2 haben. Nach Ł₃ ist die Subjunktion hier wahr, nach K₃ trägt sie den Wahrheitswert 1/2. Dieser Unterschied hat jedoch erhebliche Auswirkungen. Insbesondere gibt es in K₃ keine Tautologien, Folgerichtigkeit bleibt jedoch möglich. In Ł₃ bleiben zahlreiche Tautologien der klassischen Logik erhalten, es kommt dabei jedoch auch zu Paradoxien. Diese Unterschiede sind vor allem damit zu erklären, dass Łukasiewicz eine erkenntnistheoretische Motivation verfolgte, während Kleene eher einen Umgang mit Aussagen suchte, die sich auch bei objektiver Kenntnis der Wahrheit nicht ohne weiteres als "wahr" oder "falsch" bezeichnen lassen.

B₃

Die Logik B₃ unterscheidet zwischen inneren und äußeren Wahrheitswertfunktionen. Die inneren Wahrheitswertfunktionen entsprechen den klassischen, wenn der Wahrheitswert u nicht vorkommt und sind sonst stets u. Die innere Negation entspricht damit der Negation in den Ł₃ und K₃.

Innere Konjunktion in B3 b a f u w f f u f u u u u w f u w

Innere Alternative in B3 b a f u w f f u w u u u u w w u w

Innere Implikation in B3 b a f u w f w u w u u u u w f u w

Zudem gibt es in B₃ zwei weitere einstellige Wahrheitswertfunktionen j_f und j_w

Wahrheitswertfunktion jf a jf(a) f w u f w f

Wahrheitswertfunktion jw a jw(a) f f u f w w

"u" als ausgezeichneter Wahrheitswert

Eine andere Möglichkeit zum Umgang mit der dreiwertigen Logik ist, ihn neben "wahr" als zweiten ausgezeichneten Wahrheitswert zuzulassen. Damit ist Folgerichtigkeit gewährleistet, wenn der Wahrheitswert der Konklusion eines Arguments "wahr" oder "unbestimmt" bzw. "unbekannt" ist. Dabei liegt es nahe, die Wahrheitsfunktion der Subjunktion gegenüber Ł₃ zu verändern, um die Zahl der Paradoxien zu begrenzen. Als Beispiele hier die Wahrheitstabellen der Subjunktion in LP und RM₃

wenn a dann b in LP b a f u w f w w w u u u w w f u w

wenn a dann b in RM3 b a f u w f w w w u f u w w f f w

LP ("Logic of Paradox" von Graham Priest) verwendet die gleiche Wahrheitsfunktion der Subjunktion wie K₃, allerdings gibt es im Gegensatz zu K₃ zahlreiche Tautologien, dafür jedoch keinen modus ponens. Dieser ist in RM₃ gesichert, auch einige Paradoxien aus LP tauchen hier nicht auf.

Starke und schwache Negation

Eine Alternative zur Verwendung von zwei ausgezeichneten Wahrheitswerten ist die Verwendung zweier unterschiedlicher Negationen. Diese wird vor allem mit Ł₃ kombiniert. Dabei werden eine starke Negation $\neg$ und die schwache Negation $\thicksim$ unterschieden:

• Der Wahrheitswert der starken (bzw. inneren, präsupponierenden) Negation $\neg A$ ist die Umkehrung des Wahrheitswertes von A, bei unbestimmtem Wahrheitswert ändert sich hier nichts.
• Der Wahrheitswert der schwachen (bzw. äußeren, nicht-präsupponierenden) Negation $\thicksim\!\! A$ ist „falsch", wenn der Wahrheitswert von A „wahr" ist, und sonst immer „wahr". Diese Negation entspricht etwa der Formulierung „Es ist nicht wahr, dass P."

Die Wahrheitstafeln sind also:

starkes "nicht" A $\neg$ A f w u u w f

schwaches "nicht" A $\thicksim$ A f w u w w f

Entsprechend werden zwei Subjunktionen definiert:

• Die starke Subjunktion $(\Rightarrow\!\,)$ durch: $A\Rightarrow B := \neg A\lor B$
• Die schwache Subjunktion $(\rightarrow)\!\,$ durch: $A\rightarrow B :=\ \thicksim\!\! A\lor B$

In der von Als Tautologien werden Formeln bezeichnet, die bei jeder Belegung ihrer Elemente den Wahrheitswert „w“ erhalten. In diesem Sinne sind $\thicksim\!\! (A\land\thicksim\!\! A)$, $A\rightarrow\ \thicksim\thicksim\!\! A$, aber auch $A\lor\thicksim\!\! A$ und $\thicksim\thicksim\!\! A\rightarrow A$ Tautologien. Allgemein lässt sich zeigen, dass die Tautologien in Ł₃, die keine starken Junktoren enthalten, genau den allgemeingültigen Formeln der klassischen zweiwertigen Logik entsprechen. Dagegen sind $A\lor\neg A$ und $\thicksim\! \neg A\rightarrow A$ keine Tautologien in Ł₃, wohl aber die Umkehrung $A\rightarrow\thicksim\! \neg A$ und die Formel $\thicksim\!\! (A\land\neg A)$. Ł₃ entspricht damit den Forderungen, die die Intuitionisten aufgestellt haben.

Das „ex falso quodlibet“ ist nicht nur in der „klassischen“ Form $\thicksim\!\! A\rightarrow (A\rightarrow B)$ eine Tautologie, sondern auch in der „intuitionistischen" Form $\neg A\rightarrow (A\rightarrow B)$. In der Form $\neg A\Rightarrow (A\Rightarrow B)$ ist es dagegen keine Tautologie, wie dies etwa den Forderungen des Minimalkalküls entspricht.

Literatur

• Jan Łukasiewicz, Philosophical Remarks on Many-Valued Systems of Propositional Logic, in: Storrs MacCall (Hg.), Polish Logic 1920-1939, Oxford 1967.
• Graham Priest, An Introduction to Non-Classical Logic. From If to Is, Cambridge 2008, S. 120-141.
• Ulrich Blau, Die Logik der Unbestimmtheiten und Paradoxien, Heidelberg 2008, S. 191-290.

Einzelnachweise

1. ↑ Stephen Cole Kleene: On notation for ordinal numbers. Journal Symbolic Logic 3(1938), 150 - 155
2. ↑ Дмитрий Анатольевич Бочвар: Об одном трехзначном исчислении и его применении к анализу парадоксов классического расширенного функционального исчисления. Математический сборник 46(1938)4, 287 - 308
3. ↑ Siegfried Gottwald: Mehrwertige Logik. Eine Einführung in Theorie und Anwendung. Berlin: Akademie-Verlag 1989, 165 f.