Undecidability of Some Substructural Logics

Abstract

Tato disertační práce se zabývá algoritmickou nerozhodnutelností (neřešitel- ností) dokazatelnosti v některých neklasických logikách. Ve skutečnosti existují dvě přirozené varianty toho problému. Mějme dánu logiku, pak můžeme studovat její množinu teorémů nebo její relaci důsledku, což je obecnější problém. Je známo, že oba tyto problémy mohou být nerozhod- nutelné již pro výrokové logiky a tato disertační práce poskytuje další pří- klady takových logik. Konkrétně se věnujeme výrokovým substrukturálním logikám, které lze získat ze sekventového kalkulu LJ pro intuicionistickou logiku odebráním strukturálních pravidel. Naše hlavní výsledky jsou násle- dující. Ukazujeme nerozhodnutelnost (konečné) relace důsledku pro některé základní neasociativní substrukturální logiky. Dále dokazujeme, že množina teorémů v základní substrukturální logice s pravidlem kontrakce, které ob- vykle způsobuje řadu komplikací, je nerozhodnutelná. Neboť studované logiky mají přirozené algebraické sémantiky, dostáváme také odpovídající algebraické výsledky, které jsou zajímavé samy o sobě.

This thesis deals with the algorithmic undecidability (unsolvability) of provability in some non-classical logics. In fact, there are two natural variants of this problem. Fix a logic, we can study its set of theorems or its consequence relation, which is a more general problem. It is well-known that both these problems can be undecidable already for propositional logics and we provide further examples of such logics in this thesis. In particular, we study propositional substructural logics which are obtained from the sequent calculus LJ for intuitionistic logic by dropping structural rules. Our main results are the following. First, (finite) consequence relations in some basic non-associative substructural logics are shown to be undecidable. Second, we prove that a basic associative substructural logic with the contraction rule, which is notorious for being hard to handle, has an undecidable set of theorems. Since the studied logics have natural algebraic semantics, we also obtain corresponding algebraic results which are interesting in their own right.