Gödel a-t-il prouvé que certaines vérités ne pourront jamais être démontrées ?
Au congrès de 1930 où David Hilbert proclamait « Nous devons savoir. Nous saurons ! », un jeune logicien a tranquillement annoncé un théorème qui disait : pas tout, pas de cette façon.
▶ Lancer l'histoirePas tout à fait. Ce que Kurt Gödel a démontré en 1931 est plus précis, et d'une certaine façon plus étrange : tout ensemble cohérent de règles pour faire de l'arithmétique, du genre qu'un ordinateur pourrait vérifier, laisse des énoncés vrais sur les nombres que ces règles ne peuvent pas démontrer. Un second théorème ajoute qu'un tel système ne peut jamais démontrer sa propre cohérence. Il ne s'agit donc pas de vérités indémontrables par n'importe quelle méthode ; c'est qu'aucun règlement fixe ne peut capturer toute l'arithmétique.
Son astuce a été de faire parler les mathématiques d'elles-mêmes. Gödel a donné un numéro à chaque formule, si bien que les énoncés sur les démonstrations sont devenus des énoncés sur des nombres. Puis il a construit une phrase qui dit, en substance : « Je ne suis pas démontrable dans ce système. » Si le système est cohérent, il ne peut pas démontrer cette phrase, ce qui veut dire qu'elle est vraie. On pourrait croire qu'il suffit de l'ajouter comme nouvelle règle. C'est possible, mais le système agrandi a alors sa propre phrase indémontrable, et ainsi de suite, sans fin.
Étape 1: Tout numéroter
Chaque formule reçoit un numéro de Gödel unique
Étape 2: Parler des démonstrations
Les énoncés sur la démontrabilité deviennent des énoncés sur des nombres
Étape 3: Autoréférence
Construire une phrase disant « je ne suis pas démontrable ici »
Étape 4: Vraie mais indémontrable
Si le système est cohérent, il ne peut pas la démontrer : elle est donc vraie
Étape 5: L'ajouter comme axiome ?
Le système agrandi reçoit une nouvelle phrase indémontrable
Le moment était spectaculaire. Lors d'un congrès à Königsberg en 1930, le grand mathématicien David Hilbert a prononcé un discours d'adieu soutenant que tout problème mathématique peut être résolu, et l'a conclu par « Nous devons savoir. Nous saurons ! ». Au même congrès, le jeune Gödel a annoncé son premier théorème. Presque personne n'y a prêté attention, sauf le brillant John von Neumann.
Ce que le théorème ne dit pas compte tout autant. Il ne dit pas que les mathématiques sont cassées, et il ne s'applique pas aux systèmes plus faibles : l'arithmétique avec l'addition mais sans la multiplication est complète. Les usages de Gödel hors de la logique, de la sociologie aux affirmations sur l'esprit humain, ont été vivement critiqués.
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Récap
« Indémontrable » veut toujours dire indémontrable dans un système donné, et chaque système plus grand a de nouvelles lacunes.
Le fait surprenant · L'arithmétique avec la seule addition est complète ; les limites de Gödel exigent aussi la multiplication.
Sources (3)
Pas de source, pas d'affirmation. Chacun des 34 faits de cette leçon renvoie à au moins une de ces sources.