Les logiques modales : de K à S5Die Modallogiken: von K bis S5
Le volet 1 (la sémantique de Kripke) donnait le sens des formules. Celui-ci donne les lois : quels axiomes choisir, quels systèmes ils engendrent, et pourquoi il n'existe pas une logique modale mais une échelle entière, de la minimale K à la confortable S5. Teil 1 (die Kripke-Semantik) gab den Formeln ihren Sinn. Dieser Teil gibt die Gesetze: welche Axiome man wählt, welche Systeme sie erzeugen, und warum es nicht die eine Modallogik gibt, sondern eine ganze Leiter, vom minimalen K bis zum komfortablen S5.
0Les symbolesDie Zeichen
Aux signes du volet 1 s'ajoutent des noms d'axiomes, une règle, et les opérateurs des lectures spécialisées.
Zu den Zeichen aus Teil 1 kommen Axiomnamen, eine Regel und die Operatoren der spezialisierten Lesarten hinzu.
| Symbole | Français | Deutsch |
|---|---|---|
| □A, ◇A | Nécessairement A, possiblement A. Le couple du volet 1, dual : ◇A ≡ ¬□¬A. | Notwendigerweise A, möglicherweise A. Das Paar aus Teil 1, dual: ◇A ≡ ¬□¬A. |
| K | L'axiome de distribution □(A→B)→(□A→□B), et le système minimal qui le porte. K comme Kripke. | Das Verteilungsaxiom □(A→B)→(□A→□B) und das minimale System, das es trägt. K wie Kripke. |
| RN | La règle de nécessitation : de « A est un théorème », inférer « □A est un théorème ». | Die Notwendigkeitsregel: aus «A ist ein Theorem» schliesse «□A ist ein Theorem». |
| D, T, 4, B, 5 | Les cinq axiomes optionnels. Chacun se paie avec une propriété des flèches (volet 1, section 5). | Die fünf optionalen Axiome. Jedes wird mit einer Eigenschaft der Pfeile bezahlt (Teil 1, Abschnitt 5). |
| S4, S5 | Les systèmes empilés : S4 = K + T + 4, S5 = K + T + 5. Les deux vedettes du chapitre. | Die gestapelten Systeme: S4 = K + T + 4, S5 = K + T + 5. Die beiden Stars des Kapitels. |
| ⊢ | « Est un théorème de » : S4 ⊢ A dit que A se démontre dans S4. Un seul tourniquet : syntaxe, pas sémantique. | «Ist ein Theorem von»: S4 ⊢ A sagt, dass A in S4 beweisbar ist. Ein einfaches Drehkreuz: Syntax, nicht Semantik. |
| O, P, I, F | La lecture déontique : obligatoire, permis, interdit, facultatif. | Die deontische Lesart: geboten, erlaubt, verboten, freigestellt. |
| Cᵢ A | La lecture épistémique : l'agent i connaît A. La connaissance commune d'un groupe s'écrit CK. | Die epistemische Lesart: Agent i weiss A. Das gemeinsame Wissen einer Gruppe schreibt man CK. |
| G, F, X, U | La lecture temporelle : toujours désormais (G), un jour (F), demain (X), jusqu'à ce que (U). | Die temporale Lesart: von nun an immer (G), irgendwann (F), morgen (X), bis (U). |
| [a]p, ⟨a⟩p | La lecture dynamique : p vaut après toute exécution de l'action a ; il existe une exécution de a menant à p. | Die dynamische Lesart: p gilt nach jeder Ausführung der Aktion a; es gibt eine Ausführung von a, die zu p führt. |
| RE, RM, RR | Les règles des familles plus larges que les logiques normales : section 6. | Die Regeln der Familien, die weiter sind als die normalen Logiken: Abschnitt 6. |
1Le carré aléthiqueDas alethische Quadrat
La lecture d'origine, celle des philosophes : □ dit « nécessaire », ◇ dit « possible ». Quatre modalités en tout, et un jeu précis de négations pour passer de l'une à l'autre.
Die ursprüngliche Lesart, die der Philosophen: □ heisst «notwendig», ◇ heisst «möglich». Vier Modalitäten insgesamt, und ein präzises Spiel von Negationen, um von einer zur anderen zu gelangen.
1.1 · Les quatre modalitésDie vier Modalitäten
◇A possible · möglich · ◇¬A ≡ ¬□A contingent · kontingent
Nécessaire : ce qui ne peut pas ne pas être vrai. Impossible : ce qui ne peut pas être vrai.
Possible : ce qui peut être vrai. Contingent : ce qui peut être faux. Tout tient avec □, ◇ et la négation.
Notwendig: was nicht falsch sein kann. Unmöglich: was nicht wahr sein kann.
Möglich: was wahr sein kann. Kontingent: was falsch sein kann. Alles lässt sich mit □, ◇ und der Negation ausdrücken.
Parce que la place de la négation change tout. « Il n'est pas nécessaire que les élèves travaillent » laisse une échappatoire ; « il est nécessaire que les élèves ne travaillent pas » interdit le travail.
La langue courante brouille ces nuances. Le formalisme les fige : ¬□A n'est pas □¬A.
Weil der Ort der Negation alles ändert. «Es ist nicht notwendig, dass die Schüler arbeiten» lässt einen Ausweg; «es ist notwendig, dass die Schüler nicht arbeiten» verbietet die Arbeit.
Die Alltagssprache verwischt diese Nuancen. Der Formalismus friert sie ein: ¬□A ist nicht □¬A.
1.2 · Le carré des oppositionsDas Quadrat der Gegensätze
Les quatre modalités se rangent aux coins d'un carré hérité d'Aristote. Cliquez un coin : ses équivalences, son exemple et ses relations aux trois autres s'affichent.
Die vier Modalitäten stehen an den Ecken eines von Aristoteles ererbten Quadrats. Klicken Sie eine Ecke: ihre Äquivalenzen, ihr Beispiel und ihre Beziehungen zu den drei anderen erscheinen.
2Axiomes et nécessitationAxiome und Necessitation
2.1 · K et la règle de nécessitationK und die Notwendigkeitsregel
K dit que la nécessité respecte le modus ponens : si l'implication est nécessaire et l'antécédent aussi, le conséquent l'est.
RN dit que les théorèmes de la logique sont nécessaires : ce qui est démontrable sans hypothèse vaut dans tous les mondes.
K sagt, dass die Notwendigkeit den Modus Ponens respektiert: ist die Implikation notwendig und das Antezedens auch, dann auch das Konsequens.
RN sagt, dass die Theoreme der Logik notwendig sind: was ohne Annahme beweisbar ist, gilt in allen Welten.
Parce que c'est le strict minimum pour que □ mérite son nom, et exactement ce que la sémantique de Kripke valide gratuitement : K et RN tiennent sur tous les cadres, sans aucune condition sur les flèches.
Le système K est donc le rez-de-chaussée : tout ce qu'il prouve, toute logique modale normale le prouve aussi.
Weil das das strikte Minimum ist, damit □ seinen Namen verdient, und genau das, was die Kripke-Semantik gratis liefert: K und RN gelten auf allen Rahmen, ohne jede Bedingung an die Pfeile.
Das System K ist also das Erdgeschoss: alles, was es beweist, beweist jede normale Modallogik ebenfalls.
2.2 · Les cinq axiomes optionnelsDie fünf optionalen Axiome
Cinq renforts au choix. Le volet 1 a montré leur prix sémantique : chacun correspond à une propriété des flèches. Les revoici côté syntaxe, avec leur lecture en une phrase.
Fünf Verstärkungen zur Auswahl. Teil 1 hat ihren semantischen Preis gezeigt: jedes entspricht einer Eigenschaft der Pfeile. Hier sind sie wieder, von der Syntaxseite, mit ihrer Lesart in einem Satz.
On compose son système comme un menu : K obligatoire, puis les axiomes que la lecture visée rend plausibles.
Les combinaisons utiles ont reçu des noms : K + D = D, K + T = T, T + 4 = S4, T + B = B, T + 5 = S5. La section suivante les met en ordre.
Man stellt sein System wie ein Menü zusammen: K ist Pflicht, dann die Axiome, die die angezielte Lesart plausibel macht.
Die nützlichen Kombinationen haben Namen bekommen: K + D = D, K + T = T, T + 4 = S4, T + B = B, T + 5 = S5. Der nächste Abschnitt ordnet sie.
3L'échelle des systèmesDie Leiter der Systeme
Les systèmes s'emboîtent du plus faible au plus fort : K en bas, S5 au sommet. Monter d'un échelon, c'est prouver plus de théorèmes, et valoir sur moins de cadres. Cliquez un système.
Die Systeme schachteln sich vom schwächsten zum stärksten: K unten, S5 an der Spitze. Eine Sprosse hinaufzusteigen heisst, mehr Theoreme zu beweisen und auf weniger Rahmen zu gelten. Klicken Sie ein System.
Pourquoi S5 est-elle si confortable ? Parce que ses cadres sont les relations d'équivalence : dans un bloc, tout le monde voit tout le monde, et les empilements de modalités s'effondrent. □◇□A y équivaut à □A.
Et pourquoi ne pas la prendre toujours ? Parce que certaines lectures la contredisent : le savoir n'est pas symétrique, l'obligation n'est pas réflexive. L'échelle existe parce que les usages diffèrent.
Warum ist S5 so komfortabel? Weil seine Rahmen die Äquivalenzrelationen sind: in einem Block sieht jede Welt jede, und die Stapel von Modalitäten fallen zusammen. □◇□A ist dort äquivalent zu □A.
Und warum nimmt man es nicht immer? Weil manche Lesarten ihm widersprechen: Wissen ist nicht symmetrisch, Pflicht ist nicht reflexiv. Die Leiter existiert, weil die Verwendungen sich unterscheiden.
4Le zoo des modalitésDer Zoo der Modalitäten
La même mécanique se décline en familles entières, chacune avec ses opérateurs et son système de prédilection. C'est le grand catalogue des logiques modales.
Dieselbe Mechanik entfaltet sich in ganzen Familien, jede mit ihren Operatoren und ihrem bevorzugten System. Das ist der grosse Katalog der Modallogiken.
| FamilleFamilie | OpérateursOperatoren | On litMan liest | Système usuelÜbliches System |
|---|---|---|---|
| AléthiqueAlethisch | □, ◇ | nécessaire, possible, contingent, impossiblenotwendig, möglich, kontingent, unmöglich | S5 |
| ÉpistémiqueEpistemisch | Cᵢ, CK | l'agent i sait ; le groupe sait en communAgent i weiss; die Gruppe weiss gemeinsam | S4 (voire S5 idéalisé)(oder idealisiert S5) |
| DoxastiqueDoxastisch | B, CB | l'agent croit ; croyance commune. Croire n'est pas savoir : pas de Tder Agent glaubt; gemeinsamer Glaube. Glauben ist nicht Wissen: kein T | KD45 |
| DéontiqueDeontisch | O, P, I, F | obligatoire, permis, interdit, facultatifgeboten, erlaubt, verboten, freigestellt | D |
| TemporelleTemporal | G, F, X, U, H | toujours désormais, un jour, demain, jusqu'à ce que, toujours dans le passévon nun an immer, irgendwann, morgen, bis, in der Vergangenheit stets | S4 et parentesund Verwandte |
| ContrefactuelleKontrafaktisch | A □→ B | si A était vrai, B le serait (sachant que A ne l'est pas)wäre A wahr, so auch B (wobei A nicht wahr ist) | logiques des sphèresSphärenlogiken |
| DynamiqueDynamisch | [a], ⟨a⟩ | après toute exécution de a ; après quelque exécution de anach jeder Ausführung von a; nach irgendeiner Ausführung von a | PDL |
5Le chercheur de contre-modèlesDer Gegenmodell-Sucher
Comment prouve-t-on qu'un système ne démontre pas une formule ? On exhibe un contre-modèle : un cadre de la bonne classe et une valuation qui la rendent fausse quelque part.
Cette machine le fait par force brute : elle essaie tous les cadres de 1 à 3 mondes de la classe choisie, toutes les valuations, et affiche le premier contre-modèle trouvé. Essayez T sur « tous les cadres », puis sur les réflexifs : le contre-modèle disparaît, exactement comme le volet 1 le promettait.
Wie beweist man, dass ein System eine Formel nicht herleitet? Man zeigt ein Gegenmodell vor: einen Rahmen der richtigen Klasse und eine Belegung, die sie irgendwo falsch machen.
Diese Maschine tut das mit roher Gewalt: sie probiert alle Rahmen mit 1 bis 3 Welten der gewählten Klasse, alle Belegungen, und zeigt das erste gefundene Gegenmodell. Probieren Sie T auf «allen Rahmen», dann auf den reflexiven: das Gegenmodell verschwindet, genau wie Teil 1 es versprochen hat.
À la main, on fait pareil en plus malin : on suppose la formule fausse dans un monde, et on en déduit ce que les flèches et les valuations doivent contenir, monde par monde.
Si la construction aboutit, c'est un contre-modèle. Si elle se contredit sur toute branche, la formule est valide. Cette discipline s'appelle la méthode des tableaux sémantiques.
Von Hand macht man dasselbe, nur klüger: man nimmt an, die Formel sei in einer Welt falsch, und leitet daraus ab, was Pfeile und Belegungen enthalten müssen, Welt für Welt.
Gelingt die Konstruktion, ist es ein Gegenmodell. Widerspricht sie sich auf jedem Ast, ist die Formel gültig. Diese Disziplin heisst die Methode der semantischen Tableaus.
6Au-delà des logiques normalesJenseits der normalen Logiken
Tout ce qui précède décrit les logiques normales : celles qui acceptent K et la nécessitation, et qui collent aux sémantiques de Kripke. Autour d'elles, trois familles de plus en plus larges se contentent de règles plus faibles.
Alles Bisherige beschreibt die normalen Logiken: jene, die K und die Necessitation annehmen und zu den Kripke-Semantiken passen. Um sie herum begnügen sich drei immer weitere Familien mit schwächeren Regeln.
| FamilleFamilie | Règle acceptéeAngenommene Regel |
|---|---|
| ClassiquesKlassisch | RE : de A ↔ B, inférer □A ↔ □B |
| MonotonesMonoton | RM : de A → B, inférer □A → □B |
| RégulièresRegulär | RR : de (A ∧ B) → C, inférer (□A ∧ □B) → □C |
| NormalesNormal | K + RN (équivalent : la règle RK) |
Pourquoi affaiblir ? Parce que certaines lectures cassent K. Un agent aux ressources bornées ne connaît pas toutes les conséquences de ce qu'il sait : la logique de son savoir ne peut pas être normale.
Ces familles gardent alors une sémantique, mais différente : des voisinages de mondes plutôt que des flèches. Hors programme ici ; retenez le principe, chaque affaiblissement de règle élargit la famille.
Warum abschwächen? Weil manche Lesarten K brechen. Ein Agent mit begrenzten Ressourcen kennt nicht alle Folgen dessen, was er weiss: die Logik seines Wissens kann nicht normal sein.
Diese Familien behalten dann eine Semantik, aber eine andere: Nachbarschaften von Welten statt Pfeilen. Hier ausserhalb des Programms; behalten Sie das Prinzip, jede Abschwächung einer Regel weitet die Familie.
7La méthodeDie Methode
Devant un problème modal, choisir sa logique avant de calculer. La marche à suivre :
Vor einem modalen Problem: erst die Logik wählen, dann rechnen. Der Ablauf:
8Les six erreursDie sechs Fehler
9Se testerSich prüfen
Huit questions, une seule bonne réponse à chaque fois. L'explication tombe après votre choix.
Acht Fragen, jeweils genau eine richtige Antwort. Die Erklärung erscheint nach Ihrer Wahl.
10Lexique FR/DEWortschatz FR/DE
| Français | Deutsch |
|---|---|
| l'axiome de distribution (K) | das Verteilungsaxiom (K) |
| la règle de nécessitation | die Notwendigkeitsregel (Necessitation) |
| le théorème | das Theorem |
| le système modal | das Modalsystem |
| la hiérarchie des systèmes | die Hierarchie der Systeme |
| le carré des oppositions | das Quadrat der Gegensätze |
| contradictoire | kontradiktorisch |
| contraire | konträr |
| subalterne | subaltern |
| la modalité aléthique | die alethische Modalität |
| épistémique / doxastique | epistemisch / doxastisch |
| déontique | deontisch |
| temporel | temporal |
| contrefactuel | kontrafaktisch |
| la logique dynamique | die dynamische Logik |
| obligatoire / permis / interdit / facultatif | geboten / erlaubt / verboten / freigestellt |
| l'introspection positive / négative | die positive / negative Introspektion |
| la connaissance commune | das gemeinsame Wissen |
| la logique normale | die normale Modallogik |
| monotone / régulière / classique | monoton / regulär / klassisch |
| le contre-modèle | das Gegenmodell |
| les tableaux sémantiques | die semantischen Tableaus |
| la classe de cadres | die Rahmenklasse |
| plus fort / plus faible (système) | stärker / schwächer (System) |