Nach meinen Lesungen zeigte Russell, dass ein Prinzip, das Frege benutzte, um die Peano-Arithmetik auf Logik zu reduzieren, zu einem Widerspruch führte. Also versuchte Russell, Mathematik auf andere Weise auf Logik zu reduzieren, erkannte aber, dass er Dinge wie ein Unendlichkeitsaxiom brauchte , um seine Reduktion auf den Weg zu bringen. Aber dass es unendlich viele Sammlungen gibt, ist natürlich nicht nur eine Frage der Logik . Es scheint also, dass Russell nur ein Unendlichkeitsaxiom festlegen musste. (Dies ist nur Hintergrund.)
Ist also in der modernen Mengenlehre das Axiom der Unendlichkeit einfach festgelegt? Oder gibt es ein Argument für seine Wahrheit?
Einige Richtungen:
G. Boolos leitete die ZFC-Axiome aus dem iterativen Mengenkonzept ab und lieferte damit eine Motivation oder ein Argument zugunsten des Unendlichkeitsaxioms.
Oder jemand könnte wie Cantor denken, dass alle konsistenten mathematischen Ergebnisse (materielle?) Instanziierungen in der Natur haben. Ein Großteil der Mathematik hängt von den natürlichen Zahlen, den reellen Zahlen usw. ab, und daher gibt es Grund, Unendlichkeitsaxiome zu akzeptieren.
Es gibt ähnliche Threads wie bei mir:
Wenn Sie an die Menge der natürlichen Zahlen glauben, akzeptieren Sie bereits das Unendlichkeitsaxiom. Für die meisten Mathematiker ist die Existenz der Menge natürlicher Zahlen eine intuitiv klare Tatsache, die keiner Argumentation bedarf, sodass Mathematiker sich normalerweise nicht um das Axiom kümmern. Außerdem hängt viel klassische Mathematik von solchen unendlichen Konzepten ab.
Die Frage der Annahme oder Ablehnung eines solchen Axioms ist hauptsächlich für Philosophen interessant, nicht für Mathematiker. Man kann das Axiom der Unendlichkeit ablehnen (solche Leute werden oft als Finitisten bezeichnet ), aber die meisten Mathematiker tun dies nicht. Sie glauben an die Existenz der Menge der natürlichen Zahlen und sehen daher das Axiom der Unendlichkeit als eine trivial wahre Tatsache an.
Einem Finitisten, der das Unendlichkeitsaxiom ablehnt, werden sowohl die Dedekind- als auch die Cauchy-Konstruktion reeller Zahlen verweigert. Das Problem? Die Realzahlen sind nicht zählbar (Cantor hat dies gezeigt), und im Universum eines Finitisten ist das Universum selbst zählbar.
Wo bezeichnet den Leistungssatz.
Das Universum ist, wenn wir die Negation des Unendlichkeitsaxioms akzeptieren , eine zählbare Vereinigung von höchstens zählbaren Mengen.
Es ist möglich und interessant, als unser Axiomensystem das übliche ZF zu haben, aber mit dem Axiom der Unendlichkeit, das durch seine Negation ersetzt wird . Die resultierende Theorie, die man die Theorie der (erblich) endlichen Mengen nennen könnte, erweist sich als bi-interpretierbar mit Peano-Arithmetik erster Ordnung.
Als Formalist stimme ich dem Kommentar von Neal zu, der besagt, dass "Axiome per Definition festgelegt sind". Die eigentliche Frage ist, ob die so axiomatisierte Struktur interessant oder ein Studium wert ist.
Da viele Mathematiker Argumente vorbringen, die eine Menge natürlicher Zahlen beinhalten, folgt daraus, dass ein gutes Mengenuniversum eine Menge natürlicher Zahlen enthalten sollte. Ob seine Existenz ein Axiom oder ein Theorem ist, ist nicht wirklich wichtig; das ist nur eine Frage der Darstellung. Die Ausstellung ist natürlich wichtig, aber ich wollte betonen, dass das alles ist, was es ist.
Nun beobachte ich auch gerne die enge Analogie zwischen Logik und Mengenlehre. IMO, das ist wirklich der Hauptgrund, warum die Mengenlehre die Bedeutung erlangt hat, die sie hat: Es ist wirklich nur eine Systematisierung der Dinge, die wir gerne mit Logik machen.
Wenn ich mich zum Beispiel dafür entscheide, Finitist zu sein und über die endliche Mengentheorie nachdenke, kann ich immer noch sinnvoll das Wort "natürliche Zahl" sagen und Prädikate wie " ist eine natürliche Zahl". Dies lässt mich Dinge über die Klasse der natürlichen Zahlen sagen, betrachten Sie Klassenfunktionen auf den natürlichen Zahlen wie , betrachten Sie Prädikate für die Klasse der natürlichen Zahlen wie "E(x) := gerade ist", quantifizieren Prädikate über die natürlichen Zahlen wie z , und so weiter.
Und weil ich Prädikate wie E(x) berücksichtigen kann, kann ich auch über die Klasse der geraden natürlichen Zahlen sprechen.
Wenn ich eine Variable betrachten kann, die eine natürliche Zahl bezeichnet, kann ich zwei Variablen betrachten, die natürliche Zahlen bezeichnen: Ich kann über die Klasse sprechen .
Wenn man sich auf solche Dinge konzentriert, kann man davon sprechen, alle diese Aussagen mechanisch in äquivalente Aussagen in einer nicht typisierten Sprache der endlichen Mengenlehre zu übersetzen, und im Hinterkopf behalten, dass man tatsächlich mit diesen nicht typisierten arbeitet Aussagen und nicht die suggestiveren, die die Notation anzeigt.
Obwohl eine solche Übersetzung möglich ist und es gut zu wissen ist, denke ich, dass diese Denkweise ungerechtfertigt ist – die Tatsache, dass eine Übersetzung möglich ist, bedeutet, dass Sie keine Bedenken haben sollten, eher in Begriffen der neuen und suggestiven Ideen zu denken sich selbst mit einem restriktiven Denkprozess behindern.
Also wirklich, wenn ich Finitist spiele, habe ich immer noch Zugang zu einer begrenzten Menge an Mengenlehre, die eine Menge natürlicher Zahlen enthält. Die NBG-Mengentheorie kodifiziert dies in "Mengen" und "Klassen". NBG mit Anti-Unendlichkeit hat zwei Arten von Objekten: Mengen und Klassen. Die natürlichen Zahlen wären eine (eigentliche) Klasse. Ich gehe davon aus, dass NBG in Gegenwart von Anti-Unendlich immer noch "äquivalent" zu ZFC ist.
Wenn ich mir darüber hinaus erlaube, Logik zweiter Ordnung zu berücksichtigen, kann ich mehr tun. Meine Objekte enthalten jetzt Prädikate erster Ordnung. Ich kann das Prädikat zweiter Ordnung betrachten " ". Mit anderen Worten, ich kann jetzt über Teilmengen der natürlichen Zahlen sprechen.
Wenn ich hier nicht aufhöre und bis zur Logik höherer Ordnung vorgehe, dann kann ich das für jeden Typ tun. In der Analogie der logischen Mengentheorie betrachte ich jetzt Potenzmengen. Ich behaupte, dass dies bedeutet, dass alle Typen, über die ich sprechen kann, in einem booleschen Topos mit Objekten natürlicher Zahlen organisiert sind – mit anderen Worten, dass die Logik höherer Ordnung der endlichen Mengentheorie eine Instanz der Logik erster Ordnung der Begrenzung ist Zermelo-Mengentheorie (mit Unendlichkeit). Begrenzt bedeutet, dass ich niemals nur sagen darf stattdessen, muss an einen Satz/Typ gebunden sein, wie in .
Aufgrund all dieser Dinge bin ich absolut nicht überzeugt, wenn ein Finitist die Vorstellung einer Menge natürlicher Zahlen ablehnt. Ich könnte verstehen, dass Sie einschränkend sind, was Sie mit diesem Satz tun können, aber es direkt abzulehnen, ist meiner Meinung nach eine dumme Vorstellung, die ich eher einer gegensätzlichen Einstellung als einem substantiellen Inhalt zuschreibe.
Freges Mengenlehre führt zu Widersprüchen und wir zielen darauf ab, uns davon zu entfernen, indem wir die Zermelo-Mengenlehre oder die NBG-Mengenlehre verwenden, aber um zu diesen weiter entwickelten (oder eingeschränkteren) Typen zu gelangen, müssen wir das Universum sehr gut in unseren Klassen definieren und Sätze verhalten.
Erinnern Sie sich, dass eine Klasse ein Grunduniversum ist, wenn sie 6 spezifischen Axiomen folgt, damit die Klasse transitiv, angeschwollen ist, die leere Menge und die Potenzmenge von jedem x in der Klasse enthält, jede Vereinigung von jedem x in der Klasse enthält und {x,y} für jedes x und y in der Klasse einzuschließen.
Wir können mit der Definition des Universums, die ich gerade gegeben habe, nicht zur Zermelo-Mengentheorie oder NBG übergehen; Wir fügen ein neues Axiom hinzu, wir akzeptieren, dass die Menge der natürlichen Zahlen in unser Universum aufgenommen werden kann, das jetzt nicht mehr grundlegend und daher ein Zermelo-Universum ist.
Ich würde argumentieren, dass das Unendlichkeitsaxiom die Existenz unendlicher Mengen garantiert, aber Argumente wie ein großer Arbeitsaufwand für die natürlichen und reellen Zahlen sind schlecht für die Unterstützung und angebliche Wahrheit des Unendlichkeitsaxioms, sagen wir heraus, dass dieses Axiom einigen Frameworks Probleme bereitet; Unsere Argumente für die große Betonung der reellen und natürlichen Zahlen kommen uns an dieser Stelle nicht zugute, sondern wir verwenden das Axiom, um die Mengenlehre weiter zu konstruieren.
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Michael Greinecker
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