证明论(Proof theory),是
数理逻辑的一个分支,它将
数学证明表达为形式化的数学客体,从而通过数学技术来简化对他们的分析。证明通常用归纳式地定义的
数据结构来表达,例如
链表,盒链表,或者树,它们根据逻辑系统的公理和推理规则构造。因此,证明论本质上是语法逻辑,和本质上是
语义学的
模型论形相反。和模型论,公理化
集合论,以及
递归论一起,证明论被称为
数学基础的四大支柱之一。
证明论也可视为
哲学逻辑的分支,其主要兴趣在于证明论语义学的思想,该思想依赖于结构证明论的技术型想法才可行。
中的证明一向是逻辑学家研究的对象,但证明论是数学家D.
戴维·希尔伯特于20世纪初期建立的,目的是要证明
公理系统的无矛盾性,希尔伯特提出一整套严格的方案,规定只能用有限长的证明,要无可辩驳地给出整个数学的无矛盾性。他打算先给出公理化的算术系统的无矛盾性,再证明
数学分析,
集合论的无矛盾性。但1931年,
库尔特·卡塞雷斯证明:一个包含公理化的算术的系统中不能证明它自身的无矛盾性。这就是著名的哥德尔不完备性定理。这个结果使希尔伯特方案成为不可能。但1936年,G.
格哈德·根岑降低了
戴维·希尔伯特的要求,允许使用无穷长的证明,证明了算术
公理系统的无矛盾性。到1960年,数学分析的一些片断的无矛盾性也被证明。20世纪60年代以后,证明论不再局限于无矛盾性的证明。
数学证明中的结构,证明的复杂性,数学中不可判定问题都成为证明论的研究课题,1977年,J.帕里斯发现算术理论中的一个自然的而又是不可判定的命题,这是一个重大发现。它使算术中自然的不可判定命题的研究越来越受人注意。