¥ XII Infinit.

Präsentation zum Thema: "¥ XII Infinit."—  Präsentation transkript:

1 XII Infinit

2 Fast alle heute lebenden Mathematiker akzeptieren Cantors transfinite Mengenlehre als Grundlage der Mathematik. David Hilbert ( ) Aus dem Paradies, das Cantor für uns geschaffen, soll uns niemand vertreiben können. ... seine Theorie der transfiniten Zahlen; diese erscheint mir als die bewundernswerteste Blüte mathematischen Geistes und überhaupt eine der höchsten Leistungen rein verstandesmäßiger menschlicher Tätigkeit.

3 Carl Friedrich Gauß (1777 - 1855)
... so protestiere ich zuvörderst gegen den Gebrauch einer unendlichen Größe als einer Vollendeten, welcher in der Mathematik niemals erlaubt ist.

4 Leopold Kronecker ( ) Lehrer Cantors, bezeichnete ihn später als "Verderber der Jugend!" Henri Poincaré ( ) "Es gibt kein aktual Unendliches, das haben die Cantorianer vergessen und haben sich in Widersprüche verwickelt." "Zukünftige Generationen werden die Mengenlehre als eine Krankheit betrachten, von der man sich erholt hat."

5 “De tweede getalklasse van Cantor bestaat niet.“ (Dissertation, 1907)
Luitzen E. J. Brouwer ( ) “De tweede getalklasse van Cantor bestaat niet.“ (Dissertation, 1907)

6 Das ist der Sündenfall der Mengenlehre.
Hermann Weyl ( ) Nachfolger Hilberts in Göttingen Die Logik wurde an endlichen Mengen ausgebildet. Ohne jede Rechtfertigung wird sie nun auf unendliche Mengen angewandt. Das ist der Sündenfall der Mengenlehre.

7 Ludwig Wittgenstein (1889 - 1951)
It isn't just impossible "for us men" to run through the natural numbers one by one; it's impossible, it means nothing. You can’t talk about all numbers, because there's no such thing as all numbers. Set theory is wrong because it apparently presupposes a symbolism which doesn't exist instead of one that does exist (is alone possible). It builds on a fictitious symbolism, therefore on nonsense.

8 Paul Lorenzen ( ) ... entsteht die christliche Auffassung Gottes als aktualer Unendlichkeit. In der Renaissance, besonders bei Bruno, überträgt sich die aktuale Unendlichkeit von Gott auf die Welt. Die endlichen Weltmodelle der gegenwärtigen Naturwissenschaft zeigen deutlich, wie diese Herrschaft eines Gedankens einer aktualen Unendlichkeit mit der klassischen (neuzeitlichen) Physik zu Ende gegangen ist. Befremdlich wirkt dem gegenüber die Einbeziehung des Aktual-Unendlichen in die Mathematik, die explizit erst gegen Ende des vorigen Jahrhunderts mit G. Cantor begann. Im geistigen Gesamtbilde unseres Jahrhunderts wirkt das aktual Unendliche geradezu anachronistisch.

9 Abraham Robinson ( ), Schüler Fraenkels, Begründer der Non-Standard-Analysis: "Infinite totalities do not exist in any sense of the word (i.e., either really or ideally). More precisely, any mention, or purported mention, of infinite totalities is, literally, meaningless." Walter Felscher ( ), Autor eines mehrbändigen Lehrbuches zur ML: "Was hingegen die Anwendungen der transfiniten Zahlen in anderen mathematischen Disziplinen anlangt, so haben sich die Hoffnungen, welche man zunächst darauf setzte, nur in wenigen, speziellen Fällen erfüllt..."

10 Solomon Feferman (*1928) Das aktual Unendliche wird für die Mathematik der wirklichen Welt nicht gebraucht. At least to that extent the question "Is Cantor necessary?" is answered with a resounding "no".

11 Wenn ich die Aufgabe stelle
Edward Nelson (*1932) Eine Konstruktion existiert nicht, bevor sie gemacht wurde; wenn etwas Neues gemacht wird, dann ist es etwas Neues - und nicht eine Auswahl aus einer vorher schon existierenden Kollektion. Wenn ich die Aufgabe stelle und Sie der erste sind, der sie l�öst, dann haben Sie eine Zahl erschaffen, die vorher nicht existierte.

12 Wenn ich die Aufgabe stelle
Edward Nelson (*1932) Eine Konstruktion existiert nicht, bevor sie gemacht wurde; wenn etwas Neues gemacht wird, dann ist es etwas Neues - und nicht eine Auswahl aus einer vorher schon existierenden Kollektion. Wenn ich die Aufgabe stelle Pech gehabt. Diese existierte schon.

13 William Thurston ( ) Topologe, Träger der Fields-Medaille Auf ihrem tiefsten Grunde sind die Fundamente der Mathematik viel wackliger als die Mathematik, die wir betreiben. Die meisten Mathematiker akzeptieren Prinzipien, die als Trugbilder bekannt sind. Es ist zum Beispiel bewiesen, dass es unmöglich ist, eine Wohlordnung der reellen Zahlen zu konstruieren oder auch nur zu definieren. Es gibt beträchtliche Evidenz dafür (aber keinen Beweis) dass wir mit diesen Trugbildern durchkommen, ohne uns zu verfangen, aber das macht sie nicht richtig. Mengentheoretiker konstruieren viele verschiedene und sich gegenseitig ausschließende “mathematische Universen”. Das erweckt sehr wenig Vertrauen, dass eines von ihnen die richtige oder die natürliche Wahl wäre.

14 Philosophisch erfordert ZFC den vagen Glauben an ein mystisches Universum von Mengen, das unphysikalisch und zeitlos existieren müsste (und doch dürften irgendwie "nicht alle Mengen auf einmal da sein", um die klassischen Paradoxien zu vermeiden). Nik Weaver (*1969)

15 Our axioms, if interpreted as meaningful statements, necessarily presuppose a kind of Platonism, which cannot satisfy any critical mind and which does not even produce the conviction that they are consistent. Kurt Gödel ( )

16 every statement that starts " for every integer n "
Doron Zeilberger (* 1950): Herren Geheimrat Hilbert und Prof. Dr. Cantor Your "Paradise“ is a Paradise of Fools, and besides feels more like Hell. every statement that starts " for every integer n " is completely meaningless.

17 Es gibt überendliche Zahlen von unterschiedlicher Größe.
Es gibt inkonsistente Mengen: Die Menge aller Mengen müsste ihre Potenzmenge enthalten und damit mächtiger sein als sie ist. Bertrand Russell (l ) Georg Cantor Die Menge aller Mengen, die sich nicht selbst enthalten (Barbier).

18 Löwenheim-Skolem-Paradoxon
Leopold Löwenheim ( ) Thoralf Albert Skolem ( ) Jede Theorie wie die Mengenlehre besitzt ein abzählbares Modell, sofern sie überhaupt ein Modell besitzt, d.h. konsistent ist.

19 Das Paradoxon von Banach-Tarski
Stefan Banach ( ) Alfred Tarski ( )

20 We are, like Poincaré and Weyl, puzzled by how mathematicians can accept and publish such results; why do they not see in this a blatant contradiction which invalidates the reasoning they are using? Presumably, the sphere paradox and the Russell Barber paradox have similar explanations; one is trying to define weird sets with self-contradictory properties, so of course, from that mess it will be possible to deduce any absurd proposition we please. Edwin T. Jaynes (1922 – 1998) The Banach-Tarski paradox amounts to an inconsistency proof Émile Borel (1871 – 1956)

21 Die konstruierbaren Zahlen wie e, p oder L sind abzählbar.
Eine jede Definition ist aber ihrem Wesen nach eine endliche, d.h. sie erklärt den zu bestimmenden Begriff durch eine endliche Anzahl bereits bekannter Begriffe. "Unendliche Definitionen" (die nicht in endlicher Zeit verlaufen) sind Undinge. Wäre der Satz, daß alle "endlich definierbaren" reellen Zahlen einen Inbegriff von der Mächtigkeit 0 ausmachen, richtig, so hieße dies, das ganze Zahlenkontinuum sei abzählbar, was doch sicherlich falsch ist. Georg Cantor ( )

22 Die konstruierbaren Zahlen wie e, p oder L sind abzählbar.
Es gibt nur abzählbar viele Namen. a b aa ab ba bb aaa … Jede Zahl, die wir individuell bezeichnen, also identifizieren und in der Mathematik verwenden können, gehört zu einer abzählbaren Menge.

23 Hermann Weyl ( ) Die möglichen Kombinationen endlichvieler Buchstaben bilden eine abzählbare Menge, und da jede bestimmte reelle Zahl sich durch endlichviele Worte definieren lassen muß, kann es nur abzählbar viele reelle Zahlen geben - im Widerspruch mit Cantors klassischem Theorem und dessen Beweis.

24 It is this absolute platonism which has been shown untenable by the antinomies.
If we pursue the thought that each real number is defined by an arithmetical law, the idea of the totality of real numbers is no longer indispensable. Paul Bernays ( )

25 Definiert man die reellen Zahlen in einem streng formalen System, in dem nur endliche Herleitungen und festgelegte Grundzeichen zugelassen werden, so lassen sich diese reellen Zahlen gewiß abzählen, weil ja die Formeln und die Herleitungen auf Grund ihrer konstruktiven Erklärungen abzählbar sind. Kurt Schütte ( )

26 Jede wohlgeordnete Menge besitzt eine
Normaldarstellung mit indizierten Elementen. Es gibt nur abzählbar viele Indizes. Es gibt überabzählbare Mengen. Jede Menge kann wohlgeordnet werden.

27 Die Menge der geraden Zahlen ist abzählbar unendlich: À0

28 |{2, 4, 6, …, 2n}| < 2n < |{2, 4, 6, …}| = À0

29 |{2, 4, 6, …, 2n}| < 2n < |{2, 4, 6, …}| = À0 Mengen gerader Zahlen {2} {2, 4} {2, 4, 6} {2, 4, 6, 8} {2, 4, 6, 8, 10} {2, 4, 6, 8, 10, 12} ... Jede Menge positiver gerader Zahlen enthält Zahlen, die größer als die Kardinalzahl der Menge sind.

30 0,1 = 10-1 0,11 = 0,111 = … Diese Folge enthält als Exponenten alle natürlichen Zahlen in endlichen Anfangsabschnitten. { 1 } { 1, 2 } { 1, 2, 3 } { 1, 2, 3, 4 } { 1, 2, 3, 4, 5 } …

31 Wenn À0 Zahlen existieren, so sind sie in der letzten Spalte enthalten.
Sind À0 Zahlen in der letzten Spalte enthalten, so sind sie auch im ganzen Dreieck enthalten. Zwei Zeilen enthalten niemals mehr als eine der beiden enthält. { 1 } { 1, 2 } { 1, 2, 3 } { 1, 2, 3, 4 } { 1, 2, 3, 4, 5 } …

32 ooo… o oo ooo …

33 n r(n) ___________________ 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 0,

34 Cantors 2. Diagonalverfahren ist ein Unmöglichkeitsbeweis
n r(n) 00000___________________ ,000... , , , ,

35 Cantors 2. Diagonalverfahren ist ein Unmöglichkeitsbeweis
n r(n) 00000___________________ ,000... , , , ,

36 Cantors 2. Diagonalverfahren ist ein Unmöglichkeitsbeweis
n r(n) 00000___________________ ,100... , , , , Ohne aktuale Vollendung der Zahl 1/9 = 0,111… ist die Diagonalzahl in der Liste.

37 Percy W. Bridgman (1882–1961) Nobelpreisträger The ordinary diagonal Verfahren I believe to involve a patent confusion of the program and object aspects of the decimal fraction, which must be apparent to any who imagines himself actually carrying out the operations demanded in the proof. In fact, I find it difficult to understand how such a situation should have been capable of persisting in mathematics.

38 Eine Liste mit allen abbrechenden Dezimalzahlen aus dem Einheitsintervall ist möglich: Alle endlichen Ziffernfolgen nach dem Komma.

39 Eine Liste mit allen abbrechenden Dezimalzahlen aus dem Einheitsintervall ist möglich: Alle endlichen Ziffernfolgen nach dem Komma.

40 Eine Liste mit allen abbrechenden Dezimalzahlen aus dem Einheitsintervall ist möglich: Alle endlichen Ziffernfolgen nach dem Komma.

41 Eine Liste mit allen abbrechenden Dezimalzahlen aus dem Einheitsintervall ist möglich: Alle endlichen Ziffernfolgen nach dem Komma.

42 Eine Liste mit allen abbrechenden Dezimalzahlen aus dem Einheitsintervall ist möglich: Alle endlichen Ziffernfolgen nach dem Komma.

43 Eine Liste mit allen abbrechenden Dezimalzahlen aus dem Einheitsintervall ist möglich: Alle endlichen Ziffernfolgen nach dem Komma. Jede findet sich unendlich oft im Rest der Liste. dn findet sich unendlich oft im Rest der Liste.

44 Cantor’s "paradise" as well as all modern axiomatic set theory [AST] is based on the (self-contradictory) concept of actual infinity. Cantor emphasized plainly and constantly that all transfinite objects of his set theory are based on the actual infinity. Modern AST-people try to persuade us to believe that the AST does not use actual infinity. A. Zenkin (1937 – 2006) It is an intentional and blatant lie, since if infinite sets are potential, then the uncountability of the continuum becomes unprovable.

45 - + (-) + (- + -) + (- + - + - + -) + ...
Bis zur n-ten Klammer werden 2n Stammbrüche benötigt. À0 Klammern, 2À0 Stammbrüche

46 Wohlordnung der rationalen Zahlen {q I 0 < q < 1}
-, -, -, -, -, -, -, -, ... Aktual unendlich viele Transpositionen  Umordnung der Größe nach wäre möglich.

47 Adolf Abraham Fraenkel
The Life and Opinions of Tristram Shandy, Gentleman Adolf Abraham Fraenkel (1891 – 1965) Laurence Sterne ( ) Bekannt ist so die Geschichte von Tristram Shandy, der daran geht, seine Lebensgeschichte zu schreiben, und zwar so pedantisch, daß er zur Schilderung der ersten Tage seines Lebens je ein volles Jahr benötigt. Er wird natürlich mit seiner Biographie niemals fertig, wenn er so fortfährt. Würde er indes unendlich lang leben (etwa „abzählbar unendlichviele“ Jahre), so würde seine Biographie „fertig“. Bekannt ist so die Geschichte von Tristram Shandy, der daran geht, seine Lebensgeschichte zu schreiben, und zwar so pedantisch, daß er zur Schilderung der ersten Tage seines Lebens je ein volles Jahr benötigt. Er wird natürlich mit seiner Biographie niemals fertig, wenn er so fortfährt. Würde er indes unendlich lang leben (etwa „abzählbar unendlichviele“ Jahre), so würde seine Biographie „fertig“, es würde dann nämlich jeder noch so späte Tag seines Lebens schließlich eine Schilderung bekommen.

48 1 2 4 5 3 6

49 1 2 5 1 5 2 3 4 4 6 3

50 1 8 2 7 6 3 5 4

51 0 (Mengenlehre)   (Mathematik) 2 1 4 3 2 1 6 5 4 3 2 1
0 (Mengenlehre)   (Mathematik)

52 1 8 2 7 6 3 5 4  (Mengenlehre)   (Mathematik)

53 Die Abzählung der rationalen Zahlen ist eine Supertask

54 Die Abzählung der rationalen Zahlen ist eine Supertask
…

55 Die Abzählung der rationalen Zahlen ist eine Supertask
… ein: (0, 1] aus 1/1

56 Die Abzählung der rationalen Zahlen ist eine Supertask
… ein: (0, 1] aus 1/1 ein: (1, 2] aus 1/2

57 Die Abzählung der rationalen Zahlen ist eine Supertask
… ein: (0, 1] aus 1/1 ein: (1, 2] aus 1/2 ein: (2, 3] aus 2/1

58 Die Abzählung der rationalen Zahlen ist eine Supertask
… ein: (0, 1] aus 1/1 ein: (1, 2] aus 1/2 ein: (2, 3] aus 2/1 … und so weiter Es sind immer unendlich viele Zahlen im Zwischenspeicher!

59 Die Abzählung der rationalen Zahlen ist eine Supertask
… ein: (0, 1] aus 1/1 ein: (1, 2] aus 1/2 ein: (2, 3] aus 2/1 … und so weiter Sogar die Zahl der Intervalle ohne Strich wächst ständig!

60

61 0, … 0, …

62 0, … 0, …

63 0, … 0, … 0, … Zwischen zwei irrationalen Zahlen liegt stets eine rationale. I×I  IÐI

64 Dezimaldarstellungen von Zahlen
742,25 , , Binärdarstellungen von Zahlen , = = 5 , = /2 = 6,5 0 , = 1/2 + 1/4 = 0,75 0, = 1/2 + 1/4 + 1/ = 1 0, = 1/4 + 1/16 + 1/ = 1/3

65 Der binäre Baum 0, 1

66 Der binäre Baum 0, 1

67 Der binäre Baum 0, 1 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

68 Die Elementarzelle:

69 Die Elementarzelle: 2 - 1 - 1 = 0

70 Die Pfadkonstruktion des binären Baums

71 Die Pfadkonstruktion des binären Baums
0,

72 Die Pfadkonstruktion des binären Baums
0, 1

73 Die Pfadkonstruktion des binären Baums
0, 1

74 Die Pfadkonstruktion des binären Baums
0, 1

75 Die Pfadkonstruktion des binären Baums
0, 1

76 Die Pfadkonstruktion des binären Baums
0, 1

77 Die Pfadkonstruktion des binären Baums
0, 1

78 Die Pfadkonstruktion des binären Baums
0, 1

79 Die Pfadkonstruktion des binären Baums
0, 1

80 Die Pfadkonstruktion des binären Baums
0, 1

81 Die Pfadkonstruktion des binären Baums
0, 1

82 Die Pfadkonstruktion des binären Baums
0, 1

83 Die Pfadkonstruktion des binären Baums
0, 1

84 Die Pfadkonstruktion des binären Baums
0, 1

85 Die Pfadkonstruktion des binären Baums
0, 1

86 Die Pfadkonstruktion des binären Baums
0, Jeder einzelne konstruierte Pfad bedeckt unendlich viele Knoten. Nach jedem Konstruktionsschritt ist das Verhältnis Anzahl der Pfade Anzahl der Knoten 1 = 0

87 < 1080 Protonen im Weltall
Wie viele natürliche Zahlen gibt es? < 1080 Protonen im Weltall Wo existieren mit 1080 Zeichen nicht darstellbare Zahlen?

88 ??? Gott Natur Mathematik Verwirklichung des aktual Unendlichen
Georg Cantor

89 Es gibt keine verschiedenen Unendlichkeiten.
Es gibt keine vollendete Unendlichkeit. Das Unendliche ist Richtung, nicht Betrag. ¥ = ¥ + 1 = 2¥ = 2¥ À0 < 2À0 = À1?, À2, ... À0 John Wallis ( )

90

91 Ende