Hipotéticamente, solo suponiendo ZF (C), ¿cuánto duraría la prueba completa del último teorema de Fermat?

Hubo una conferencia sobre el último teorema de Fermat donde vendieron una camiseta como esta: las camisetas del último teorema de Fermat. El material al que se hace referencia en la camiseta representa de alguna manera la última fase del trabajo sobre ella. Las charlas en la conferencia tuvieron como objetivo ayudar a proporcionar un trasfondo para lo que creo que se incluyó en un volumen de varios cientos de páginas. Bourbaki hizo un intento de desarrollar las matemáticas de una manera rigurosa a partir de la teoría de conjuntos, y uno necesitaría bastante de esto.

Entonces, incluso sin que ninguno de nosotros sea un verdadero experto en el material de la prueba, esto podría darnos una idea cruda de cuánto tiempo podría ser la prueba si se expresa en lenguaje humano natural . Podría estar equivocado, pero estoy pensando que mil páginas no serían suficientes a menos que trabajes duro para mantener todo conciso. Ya hay algunos requisitos previos que probablemente tomarían unos cientos de páginas cada uno. Por otro lado, me parece probable que diez mil páginas serían suficientes para hacer una especie de tratamiento actualizado tipo Bourbaki, además de libros de texto sobre los temas de fondo necesarios, y finalmente esa serie de documentos que finalmente llegaron a Fermat.

Otra forma de decirlo es que no creo que sea tanto tiempo que una persona individual no pueda leerlo en principio, no es probable que alguien quiera hacerlo. Los matemáticos como Wiles probablemente toman algunos resultados previos necesarios sobre la confianza en lugar de leerlos todos, pero si se hubiera preocupado exclusivamente por leer el trabajo anterior en lugar de desarrollar nuevos resultados, y si hubiera tenido a alguien mirando por encima del hombro, diciéndole cuál de los los papeles que estaba leyendo serían necesarios, creo que podría haberlo hecho. Parecía tener una reputación de ser razonablemente exhaustivo en su comprensión de las herramientas que necesitaba, por lo que la brecha entre las pruebas que se necesitaban y las pruebas que había estudiado podría no ser tan amplia.

Estoy de acuerdo con Daniil Kozhemyachenko cuando se trata de formalizar en ZFC. Se sabe que ZFC es horrible para la formalización real. En sí mismo no le permite definir una fórmula como la formalización de “x es un número ordinal” y, a partir de ese momento, abreviarla como ord (x) o alguna otra abreviatura. Los lógicos que escriban sobre ZFC usarán abreviaturas como esa, porque entienden que, en principio, uno podría expandirlo, y lo importante generalmente es que existe una fórmula de este tipo, no con cuánto tiempo es. No pude rastrearlo, pero he visto ejemplos absurdos del tamaño de la fórmula en el lenguaje de ZFC que se obtiene al sustituir las definiciones. Para estar dentro de un orden de magnitud requeriría saber al menos cuántas capas de expansión de definición serían necesarias. No es necesario que sea una prueba larga y sofisticada para que sea bastante inútil estimar a qué se expandiría.

En un verificador de pruebas automatizado más sensato, donde (por un lado) hay fórmulas tan definidas, sería menos loco. El lenguaje está diseñado para ser lo suficientemente conciso como para leerlo. La relación entre la duración de una prueba informal y su formalización en un verificador de pruebas razonable se ha denominado el “factor de Bruijn”. El documento aquí (http://www.sciencedirect.com/sci…) tiene un ejemplo en el que el factor parece ser alrededor de 20. Haga lo que quiera.

Esta pregunta supone que hay alguien aquí en Quora que tiene un conocimiento profundo de la prueba de Wiles y Taylor y con un dominio perfecto de la teoría de conjuntos. No hay tales personas aquí.

¿Por qué necesitamos una persona con tal comprensión para responder esta pregunta? Porque para hacer esto, uno tiene que

  1. formalizar completamente la prueba existente (incluso construir una teoría formal completa si no está construida y sustituir cada oración en inglés con su equivalente en el idioma de esa teoría);
  2. codifique cada noción utilizada en la prueba y cada paso en el lenguaje de ZFC (que es en sí mismo una tarea enormemente difícil, diría, casi imposible incluso para un grupo de matemáticos prominentes).

Entonces, estas personas tendrán que llenar los vacíos de la nueva prueba que ahora está usando las nociones codificadas en ZFC, para que esta nueva prueba se convierta en una prueba válida de ZFC.

Del proceso podemos sentir que la nueva prueba será grande (como GRANDE ). ¿Cuan grande? Nadie aquí lo sabe. Pero le daré una idea de una serie de pruebas totalmente formalizadas en teorías con altas capacidades expresivas.

Así es como se define una propiedad “para contener el mismo número de elementos” en la lógica de segundo orden. Por cierto, incluye la abreviatura – “=” signo que se puede definir como [matemáticas] \ alpha = \ beta \ equiv_ {Df.} \ Forall \ mathbf {P} (\ mathbf {P} (\ alpha) \ equiv \ mathbf {P} (\ beta)) [/ math].

Entonces, ¿qué tan grande sería una prueba de varios cientos de páginas una vez que se formalice? ENORME


Una cosa importante para mencionar: la formalización completa de las pruebas y su codificación en una teoría como ZFC o lógica de segundo orden requiere mucho tiempo y un proceso bastante infructuoso que no lleva a nada más que confusión y pruebas que incluyen prácticamente miles de líneas incluso para teoremas no tan difíciles, y mucho menos cosas como FLT.