Modelltheorie Eine Einführung in die mathematische Logik und Grundlagentheorie Coll. Hochschultext

Wir betrachten hier jenen Teil der Grundlagenforschung, der die "intui­ tive" oder "inhaltliche" Mathematik, d. h. das, was ein gew6hnlicher Mathematiker unter Mathematik versteht, systematisch beschreibt und analysiert. Im deskriptiven Teil wird die informale Mathematik in einer formal en Sprache (z. B. der der Mengenlehre) neu formuliert. Eine solche Sprache hat, verglichen mit der Sprache der informalen Mathematik, ein sehr eingeschr~nktes Vokabular und eine vollkommen exakte Grammatik; dadurch wird naturlich die Pr~zision erh6ht und der Blick von Unwesentlichem befreit. Im Gegensatz zu einer weitverbreiteten Ansicht, die weiter unten diskutiert wird, ist die Neuformulierung (die wie jede Beschreibung eines intuitiv erfa~ten Gegenstandes wesentlich von unserer Auffassung seiner Natur abh~ngt) nur ein Hilfsmittel der Grundlagenforschung: es handelt sich n~mlich darum, die Bedeutung von S~tzen der informalen Mathematik richtig wiederzugeben und nicht deren syntaktische Struktur; denn der ~u~eren Form nach haben die formale und die informale Sprache (glucklicherweisel) wenig gemeinsam. Auch sollte man bemerken, da~ die durch die Umformulierung erzielte Pr~zision zwar die technische Entwick­ lung f6rdert, aber kaum geeignet ist, Schwierigkeiten zu beseitigen, die aus Unzul~nglichkeiten der ursprunglichen Begriffe entstehen (gerade das Gegenteil ist der Fall: durch Nachdenken uber informale Begriffe werden wir zu einer guten Formalisierung gefuhrt). In den wohlbekannten "Krisen" (siehe z. B. Teil A, Abschnitt 1 weiter unten) ruhrten die Widerspruche von durchaus expliziten Prinzipien (Axiomen, Regeln) her, so da~ diese Schwierigkeiten nichts mit ungenugender formaler Pr~zision zu tun hatten; das Problem lag vielmehr darin, unter verschiedenen, formal pr~zisen Prinzipien die gultigen herauszufinden.

0 - Vorbereitungen. Definitionsschemata.- 1 - Aussagenkalkül.- Aufgaben.- 2 - Prädikatenkalkül.- Aufgaben.- 3 - Prädikatenkalkül mit Gleichheit.- Aufgaben.- 4 - Quantorenelimination.- Dichte Ordnungen mit erstem und letztem Element.- Diskrete Ordnungen ohne erstes und letztes Element.- Gewisse kommutative Gruppen mit diskreter Totalordnung.- Algebraisch abgeschlossene Körper.- Reell abgeschlossene Körper.- Atomare Boolesche Ringe.- Aufgaben.- 5 - Prädikatenkalkül mit mehreren Objektsorten.- Prädikatenkalkül mit k Objektsorten und Gleichheit.- Sprachen mit k Objektsorten, Gleichheit und Funktionszeichen.- Die Theorie der endlichen Typen.- Aufgaben.- 6 - Maximale Modelle, Modelle unendlicher Formeln.- Reduktion einer Klasse von Formeln zweiter Stufe.- Unendliche Formeln, die endlichstellige Relationen definieren.- Abzählbare Sprachen: Abz&hlbare Mengen von unendlichen Formeln.- Aufgaben.- 7 - Definierbarkeit.- Aufgaben.- ANHANG I - Die Axiomatische Methode.- ANHANG II - Grundlagen der Mathematik.- Die formalistisch-positivistische Doktrin der mathematischen Präzision.- Die Doktrin formaler Präzision.- Grundlegende Unterscheidungen.- Beispiele informaler Präzision.- Mängel der formalistischen Präzisionsdoktrin.- Der pragmatische Wert der formalistischen Doktrin.- Pädagogisches zur Grundlagenforschung.- A - Mengentheoretisch-semantische Grundlagen.- Zusammenfassung.- 1. Wie analysiert man intuitive Mathematik mit diesen Grundbegriffen.- Endliche Mengen: Verallgemeinerte Realisierungen. Der intuitive Ordinalzahlbegriff.- 2. Wie findet man Axiome für die mengentheoretischen Grundbegriffe?.- 3. Wie kann man die bisherige Theorie A*[A] verstärken?.- 4. Historische Bemerkungen. Weitere Informationen über den intuitiven Gültigkeitsbegriff.- B - Kombinatorische Grundlagen.- Zusammenfassung.- 0 - Kombinatorisches Schließen.- (a) Kombinatorische Sprachen und Realisierungen.- (b) Kombinatorische Realisierung einer Formel: Kombinatorische Giiltigkeit.- (c) Mengentheoretische Übersetzungen kombinatorischer Identitäten; nicht-kombinatorische Beweise dieser Übersetzungen.- 1 - Wie analysiert man intuitive Mathematik mit den kombinatorischen Grundbegriffen?.- (a) Repräsentation (Beschreibung) des mathe matischen Schließens mittels formaler Systeme.- (b) Reduktion intuitiver Prinzipien auf kombinatorische Prinzipien (Hilbertsches Widerspruchsfreiheitsproblem.- (c) Positive Lösungen zum Hilbertschen Problem.- 2 - Wie findet man Axiome für die kombinatorischen Grundbegriffe?.- (a).- (c) Ein formales System.- Konsequenzen für das Hilbertsche Programm.- 3 - Ausbau der Theorie.- 4 - Kritische Zusammenfassung.- (a) Vergleich zwischen mengentheoretischen und kombinatorischen Grundlagen.- (b) Doktrinäre Grundlagen.- (c) Grober Formalismus.- 5 - Aktuelle Forschungsaufgaben.- C - Vergleich zwischen der semantischen und syntaktischen (kombinatorischen) Einführung in die mathematische Logik.