Se todos acreditam em P ≠ NP, por que todos são céticos em relação às tentativas de prova para P ≠ NP?


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Muitos parecem acreditar que , mas muitos também acreditam que é muito improvável que isso seja provado. Não há alguma inconsistência nisso? Se você acredita que essa prova é improvável, também deve acreditar que faltam argumentos sólidos para . Ou existem bons argumentos para ser improvável, de maneira semelhante a dizer, a hipótese de Riemann mantendo grandes números, ou os limites muito altos mais baixos no número de primos existentes com uma pequena distância entre si. a conjectura de Twin Prime?P N PPNPPNPPNP


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Porque o desejo não faz prova. E porque não é todo mundo. E porque "acreditar" não é suficiente para a maioria das pessoas que pensam matematicamente.
Raphael

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"por que todos são céticos em relação às tentativas de prova" é algo bem diferente de "muitos acreditam que é muito improvável que isso seja provado".
Tom van der Zanden

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Acredito na existência do presidente da Nigéria e ele às vezes enfrenta problemas relacionados à movimentação da moeda. No entanto, sou cético em relação aos e-mails que recebo que alegam estar pedindo ajuda com esses problemas.
Gilles 'SO- stop be evil'

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neste momento, o problema está aberto há quase meio século e há um prêmio não reivindicado de US $ 1 milhão por mais de uma década e meia (Claymath). portanto, o problema provavelmente é mais ou menos tão difícil quanto problemas épicos como os que você menciona (Riemann / Twin primes). Riemann não foi resolvido por cerca de meio século e os primos gêmeos ainda não foram resolvidos após ~ 2 milênios. em outras palavras, o consenso geral / sabedoria convencional é que "parece ser verdade", mas por "razões que estão além da compreensão humana atual / das técnicas / conhecimentos matemáticos existentes". a maioria dos cientistas no entanto acredito que vai finalmente ser resolvido ...
vzn

3
Parece que todo mundo se concentrou em justificar as boas razões para ser cético em relação a novas tentativas de provas ... mas ninguém realmente abordou o que eu pensava ser a questão central dos OP: por que / como estamos tão confiantes de que algo que parece improvável ainda provavelmente é verdadeiro ? como um completo idiota leigo, parece-me análogo ser mais difícil provar que uma coisa não existe do que uma coisa existe (se você tem a coisa, a segunda é fácil, mas para a primeira você nunca tem certeza se realmente não existe ou você simplesmente não encontrá-lo até o momento)
Anentropic

Respostas:


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As pessoas são céticas porque:

  • Nenhuma prova foi fornecida por um especialista sem ter sido rescindida logo em seguida
  • Tanto esforço foi feito para encontrar uma prova, sem sucesso, que se supõe que uma seja substancialmente complicada ou invente uma nova matemática para a prova.
  • As "provas" que surgem frequentemente não conseguem resolver os obstáculos que se sabe existirem. Por exemplo, muitos afirmam que o 3SAT não está em P, enquanto fornecem um argumento que também se aplica ao 2SAT.

Para deixar claro, o ceticismo é das provas, não do resultado em si.


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Um ponto importante é que grandes classes de técnicas de prova demonstraram não ser suficientes. Veja Wikipedia edit: também mencionado na resposta do mal
JollyJoker

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Outro motivo que considero importante é a gravidade da situação, se a resposta for errada. Se alguém assumir P ≠ NP, e isso for falso, há literalmente bilhões de dólares em infraestrutura e transações que são protegidas principalmente pela natureza presumida de NP de um ataque à criptografia.
Cort Ammon

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@CortAmmon Mas descobrir algoritmos determinísticos para esses problemas provavelmente não faria nenhuma diferença prática. Θ(n100)
David Richerby

@DavidRicherby - por outro lado, pelo menos com a quebra de algoritmos criptográficos, a complexidade geralmente diminui substancialmente ao longo do tempo.
TLW

@TLW Desculpe, eu fui impreciso. Eu quis dizer que faria pouca diferença para a criptografia se descobríssemos que os problemas no NP têm algoritmos de tempo polinomial, mas que cada um desses algoritmos tinha tempo de execução . Nesse caso, não há margem para melhorias. Ω(n100)
David Richerby

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Crenças são ortogonais às provas. A crença pode direcionar as tentativas de solução por parte dos pesquisadores ou melhor, seu principal interesse, mas isso não os impede de verificar uma prova de qualquer maneira.

O problema com que muitas maneiras padrão de tentativa de prova já foram excluídas por não serem suficientes para inferir nada, consulte aqui para obter mais detalhes.PNP

Não há inconsistência na pesquisa de suspeitas e conjecturas educadas. Além disso, a crença de que algo não será provado não é esclarecedora de forma alguma, sem uma prova de improvabilidade.

Os anos de tentativas, reivindicações e métodos descartados tornam as pessoas céticas.

Por favor, olhe os documentos anteriores que tentaram contribuir com algo para a resolução.

"Reivindicações extraordinárias exigem evidências extraordinárias".

Isso caracteriza com bastante precisão o ceticismo.


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Bem, não ortogonal . Claramente ser provado verdadeiro está correlacionado com o que se acredita ser verdadeiro.
Acccumulation

2
Sua citação destacada não fala de verdade com o que a pergunta original está fazendo? Ou seja: Se a afirmação P ≠ NP é tão amplamente aceita e aceita, por que é uma afirmação extraordinária, não deveria ser uma afirmação comum? Eu acho que é como você diz, a alegação extraordinária não é que P ≠ NP, mas que uma prova foi encontrada. E isso seria extraordinário apenas com base no histórico de tentativas de provas. Não sei qual é o meu argumento, exceto pelo fato de que sua ênfase nessa citação foi interessante. :)
Jack Casey

3
Se você estiver usando "ortogonal" para significar algo diferente de "não correlacionado", acho que você o está usando de maneira não padronizada.
Acccumulation

11
Eu uso a palavra "ortogonal" da maneira mais padrão e compilante cs / math / dsp e não concordo com a correlação, dado o MO padrão, e até dei um exemplo. Não está correlacionado do ponto de vista científico, mas é de heurísticas comportamentais, que não devem ser misturadas.
Mal

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@JackCasey, a reivindicação é extraordinária porque não foi comprovada, em comparação com milhares de outras reivindicações comprovadas. Não importa que todos "acreditem" nisso.
Arturo Torres Sánchez

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Algumas razões, algumas genéricas e outras específicas.

A razão genérica é que esse é um problema famoso há muito conhecido que muitas pessoas inteligentes tentaram resolver e que muitas pessoas inteligentes erraram. As chances de qualquer nova prova ser válida são extremamente baixas com base nessa história.

Nesse caso específico , houve pesquisas sobre quais provas não funcionam . Foi demonstrado que basicamente todas as técnicas de prova conhecidas para provar coisas na ciência da computação não podem provar P! = NP .

A Wikipedia cobre isso e mostra como "Relativizar provas" (provas que funcionam independentemente de quais oráculos sua MT tem acesso), "Provas naturais" (envolvendo limites inferiores do circuito) e "aritmetização" são insuficientes para distinguir P ​​e NP (mostre-os iguais ou diferentes), ou qualquer prova desse tipo seria um resultado ridiculamente mais poderoso.

Em suma, não apenas muitas pessoas inteligentes estão trabalhando nisso há muito tempo e falharam, como provaram que famílias inteiras de provas não podem ser usadas para resolver esse problema. Portanto, quando alguém inventa P! = NP, há um ceticismo natural, seguido por perceber que uma das muitas provas sobre essas provas é violada e não há mais necessidade de verificar o restante do resultado.


Eu me pergunto se é realmente verdade que muitas pessoas inteligentes tentaram provar P ≠ NP, ou se se concentraram em algo realizável, como mostrar que certas técnicas de prova conhecidas não funcionam.
gnasher729

3
@gnasher Leia a Wikipedia. Essas provas "esta técnica não pode funcionar" surgiram de tentativas de usar essas técnicas para provar P = NP. Qualquer pessoa que tenha uma prova não relativizante de qualquer coisa no CS que não se enquadre nas outras técnicas de prova descartadas, pode apostar que as pessoas tentarão.
Yakk

O limite inferior do ACC0 de Ryan Williams aparentemente evita todas as barreiras conhecidas (se existirem para circuitos ACC0).
Lwins 30/06

7

As pessoas não acreditam em nenhuma "prova" por causa da dificuldade percebida.

Digamos que encontramos alienígenas que são melhores em matemática do que humanos. Seu filho médio é tão bom em matemática quanto nossos maiores matemáticos. Não é um aluno inteligente, mas um aluno médio.

Eles provaram a hipótese de Riemann, o teorema dos gêmeos primos e a primeira conjectura de Hardy-Littlewood e a hipótese de Goldbach. O que eles pensam sobre provar que o problema do Vendedor Viajante pode ser resolvido em tempo polinomial? Eles acharão improvável que alguém possa resolver isso. O que eles pensam sobre provar que o problema do Vendedor Viajante não pode ser resolvido em tempo polinomial? Eu acho que eles acharão ainda menos provável que alguém encontre uma prova.

Essa é apenas a minha opinião, mas se alguém disser que tem uma prova para P = NP ou P ≠ NP, não vou acreditar.

PS. A hipótese de Riemann está aberta por mais tempo porque é um problema matemático clássico que fazia sentido para os matemáticos há 100 anos. P ≠ NP é ciência da computação, algo muito mais recente, e AFAIK toda a noção de NP vem apenas dos anos 1970. Houve um progresso na hipótese de Riemann (não podemos provar "todos os zeros yada yada", mas pelo menos "uma grande parte de todos os zeros yada yada"), ao contrário de P ≠ NP. É unidimensional. É sobre os zeros de uma única função. P ≠ NP é sobre todos os algoritmos possíveis para resolver um problema.


7
Por que você acha que resolver P vs NP é mais difícil do que a hipótese de Riemann, por exemplo? Este último está aberto há muito mais tempo.
Yuval Filmus

4
Eu não especulando sobre o que alienígenas que são mais espertos do que nós possam ter, pois opiniões não-factuais são úteis.
Mateus Leia

11
Não há correlação entre dificuldade e idade de problemas matemáticos. Não existe uma solução única para um problema matemático. A dificuldade depende da perspectiva. Pode haver soluções simples para P = NP e também soluções complexas, o mesmo com a Hipótese de Riemann e qualquer outra conjectura. Finalmente, dizer que RH é sobre os zeros de uma função e, portanto, não é tão difícil, não é válido. Muitos problemas matemáticos difíceis podem ser reformulados quanto aos zeros de uma função.
Glen Wheeler

11
@GlenWheeler Como você define a dificuldade sem invocar o quanto as pessoas trabalham para resolvê-la, o que necessariamente invoca há quanto tempo o problema está disponível?
djechlin 25/04

Dificuldade é um conceito problemático. Em vez de usar essa linguagem definida incorretamente, fale sobre o que você realmente quer dizer: por exemplo, que existe há X anos, Y dos quais são um dos famosos "problemas do milhão de dólares". Isso já é uma indicação do que você deseja concluir; portanto, o desvio desse conceito de "dificuldade" é completamente desnecessário.
Glen Wheeler

7

O motivo pelo qual as pessoas são céticas em relação às tentativas de prova de P! = NP é o mesmo motivo pelas quais as pessoas são céticas em relação a provas de qualquer conjectura famosa: provas falsas são publicadas a cada poucos meses e abatidas. Enquanto isso, provas corretas de conjecturas famosas parecem ter poucos problemas para chamar a atenção, apesar disso (veja, por exemplo, a conjectura de Poincaré ou o último teorema de Fermat), mas essas provas geralmente dependem de um profundo conhecimento dos esforços em grande escala por grupos de matemáticos (como o fluxo de Ricci de Hamilton para a conjectura de poincare ou a conjectura de Taniyama – Shimura – Weil para o último teorema de Fermat), mesmo que os passos finais tenham sido realizados por um único teórico.

P vs NP é um problema particularmente espinhoso, porque todos os métodos "óbvios" não apenas falharam em produzir uma prova, mas também provaram ser inúteis em teoremas fortes. Os provadores da primeira vez provavelmente pensam que encontraram uma prova, mas caíram em uma dessas armadilhas conhecidas. Notavelmente, mostrar que várias maneiras de provar que P! = NP não pode funcionar são os principais avanços no campo. É um tanto ultrajante que nem possamos mostrar que o 3Sat não é um tempo linear decidível, muito menos fora do tempo polinomial!

Eu diria que poucas pessoas acreditam que isso nunca será provado. De fato, a afirmação P! = NP é um obstáculo tão básico em nosso entendimento da complexidade computacional que é difícil não pensar que isso é verdade por uma razão simples e elegante.

No entanto, se alguém quiser ser cínico, P! = NP é equivalente à afirmação de que apenas porque uma prova é fácil (ou seja, curta) não significa que não é muito difícil encontrar a prova (ou seja, leva tempo de pesquisa super-polinomial ) De fato, a maioria das teorias acredita que não existe um algoritmo de tempo subexponencial para encontrar provas, sugerindo que, dado um método único de encontrar provas (por exemplo, um pensamento matemático ou uma pesquisa por computador), existem muitos teoremas com provas curtas simples que são extremamente difíceis de descobrir. encontrar (potencialmente milênios de tempo de pesquisa). Se P! = NP é um teorema desse tipo, não se sabe, é claro!

Dito isto, alguém poderia publicar a prova amanhã.


4

Porque você pode pensar que é indecidível, e talvez até indecidível, se é indecidível. Muitos teoremas matemáticos são assim.


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Discutir a decidibilidade de P vs NP é um erro de categoria. Decidabilidade é uma propriedade de problemas computacionais; P vs NP não é um problema computacional: é algo que é verdadeiro ou falso (ou possivelmente impossível de provar). A analogia mais próxima é a de que "P = NP?" é uma instância única de algum outro problema.
David Richerby

2
Além disso, {"P = NP?"} É trivialmente decidível, como foi discutido anteriormente no site.
Raphael

5
Vocês são um pouco rápidos no imho de votação. Meu palpite é que ele está se referindo ao fato de que a hipótese poderia ser independente, por exemplo, do ZFC, que às vezes também é chamado de indecidível ( en.wikipedia.org/wiki/Independence_(mathematical_logic) ).
DFF 20/10

4
@ David, ele define explicitamente o contexto para "teoremas matemáticos". Nesse contexto, uma das duas possíveis interpretações do termo não faz sentido, parece-me natural supor que ele estava se referindo à outra interpretação.
DFF

3
@ DFF, eu suspeito que você está perdendo o ponto. Muitos cientistas da computação tendem a entender o conceito de "independência". Eles também entendem a palavra "independência". O problema surge quando alguém usa a palavra "indecidível" para significar "independente", ao conversar com um cientista da computação - entre os cientistas da computação, por padrão "indecidível" será entendido como "Turing-indecidível" (como o problema da interrupção " , não "independente". Isso não ocorre porque os cientistas da computação nunca ouviram falar do conceito de independência; é porque temos um significado padrão para o termo "indecidível".
DW
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