Capitolo 1 “Prematematica” e Matematica antica

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za di Brouwer è il legame stretto tra simbolismo e formalismo, teoria rivale dell’intuizionismo. Il principio del terzo escluso Il culmine della riflessione di Brouwer sulla logica riguarda il principio del terzo escluso. Secondo lui dire che un ente matematico esiste significa essere in grado di spiegare la costruzione mentale che porta necessariamente alla sua esistenza, in quanto ogni teorema è il risultato di una serie di passi costruiti successivamente, e la prova del teorema è la costruzione stessa. Dato che la matematica è costituita di azioni mentali, P e ¬P devono corrispondere alla stessa azione mentale; risulta quindi naturale pensare che P rappresenti una costruzione che porta ad un successo, mentre ¬P rappresenti una costruzione che porta ad una contraddizione. Questa interpretazione della negazione rende subito plausibile la non accettazione da parte di Brouwer del principio del terzo escluso: P ∨ ¬P. Accettare questo significherebbe che per qualsiasi enunciato, o si può esibire una costruzione che lo conferma, oppure si perviene effettivamente ad una contraddizione; “ne segue che la questione della validità del principio del terzo escluso è equivalente alla questione se possano esistere problemi matematici insolubili”, visto che una dimostrazione di impossibilità costituisce comunque una soluzione ad un problema. Ciò che Brouwer rifiuta non è l’idea che ogni problema matematico possa avere prima o poi una soluzione; semplicemente, ogni questione matematica aperta è di per sé un asserto di principio del terzo escluso in sospeso, dunque lo stesso asserto generale del principio del terzo escluso rimane aperto per questo motivo. Se infatti per arrivare alla soluzione di un problema bisogna passare in rassegna, per ogni proprietà, tutte le varie costruzioni che possono costituire passi della prova che la proprietà vale per ciascuno degli enti in questione, quando il numero di enti matematici a cui ci si riferisce è infinito i tentativi da fare per arrivare ad una soluzione del problema sono in quantità più che numerabile, dunque si potrebbe non arrivare mai alla soluzione cercata. Ne sono un chiaro esempio le sequenze di scelta: se due di esse sono: α = 1, 4, 7, 9, 1, ...β = 1, 4, 7, 9, 1, ..., non abbiamo nessun diritto di dire (α = β) ∨ ¬(α = β), perché ad ogni punto delle sequenze non possiamo sapere quali saranno le scelte successive. Brouwer quindi rifiuta la validità del principio del terzo escluso quando riguarda le sequenze di scelta (quando riguarda casi infiniti). La messa in discussione del principio del terzo escluso aveva conseguenze de- 640
vastanti per la matematica classica: ad esempio Brouwer mostrò che non è (intuisticamente) vero che un insieme è o finito o infinito. 18.3 Arend Heyting Arend Heyting nacque ad Amsterdam nel 1898. Figlio di due professori, studiò matematica all’università di Amsterdam, dove fu studente di Brower, il quale ebbe molta influenza sui suoi lavori futuri. Una volta laureatosi, nel 1922, cominciò a lavorare come insegnante alle scuole superiori nella città di Enschede; la lontananza dal mondo accademico gli permise di lavorare molto nelle sue ricerche e lo portò ad ottenere il dottorato nel 1925 con una tesi sull’assiomatizzazione intuizionista della geometria proiettiva, di cui Brouwer era il relatore. Heyting fu il primo studente di Brouwer ad avere un ruolo attivo nel divulgare l’intuizionismo. Nel 1928 vinse il premio dell’associazione dei matematici olandesi per aver scritto un saggio in cui formalizzava la teoria intuizionistica di Brouwer; successivamente tale saggio fu ampliato da Heyting e pubblicato nel 1930. Questo lo rese famoso tra i matematici e i filosofi, tanto che Heinrich Scholz, professore di logica matematica dell’università di Münster, mise a sua disposizione la propria libreria, che fortunatamente era abbastanza vicina ad Enschede, così tra i due nacque una profonda amicizia, e Heyting non fu più accademicamente isolato. Heyting partecipò al Simposio Erkenntnis a Königsberg nel 1930 rappresentando l’intuizionismo, mentre Carnap e Von Neumann rappresentavano rispettivamente logicismo e formalismo. Nonostante la versione di Heyting della logica intuizionista differisse da quella di Brouwer, era chiaro che uno 641
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Università degli studi di Padova a
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2.2.4 Sistema di numerazione . . .
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5 Euclide 159 5.1 Contesto storico
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9.2.5 Isaac Barrow . . . . . . . .
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13.2.2 I razionali . . . . . . . .
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19 Kurt Gödel 647 19.1 La vita . .
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1.2 L’aritmetica 1.2.1 Contare Co
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Figura 1.2: Il sistema di numerazio
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della storia 9 . Il papiro di Ahmes
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sistemi in cui il valore di uno ste
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Figura 1.7: Un’incisione rupestre
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Figura 1.9: I disegni di Nazca: una
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per costruire triangoli rettangoli
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usavano i numeri cardinali e non qu
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Capitolo 2 Le antiche civiltà dell
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te da preoccupazioni di ordine mist
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delle date l’ordine e l’armonia
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almeno nella forma in cui noi la in
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Il quipu non poteva essere usato co
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Prima della seconda metà del XVI s
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La prima fonte scritta giunta fino
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2.2.3 Contatti e scambi con l’Eur
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scientifico, caratteri particolari
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zero si presentò quando le bacchet
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4 9 2 3 5 7 8 1 6 La leggenda, abba
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delle bacchette era analoga a quell
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Applicando la regola di Cramer si h
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egistrato nella prima riga, quella
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Si noti che un trattino diagonale i
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Attualmente scriveremmo questo prob
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Moista 3 , testo che ebbe pochissim
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si trova un’approssimazione sorpr
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terminata, che raggiunse un livello
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tro sottesi da esse, gli autori dei
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(a noi nota come equazione di Pell)
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specifici per indicare 4, 10 e 20;
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numeri che devono essere moltiplica
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“La fune tesa della diagonale di
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Molti secoli dopo, nel XV secolo, u
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2.3.10 Il concetto di infinito Se l
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Capitolo 3 La matematica nella Grec
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certezza se Talete o Pitagora ne ab
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al servizio degli aristocratici. A
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degli aristocratici. Fra queste cit
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a.C.; le due maggiori città greche
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ed ai valori ideali ed eterni, disp
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• l’espansione verso Oriente e
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loro grandi biblioteche non fossero
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o più grandi maestri. Questo fenom
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Figura 3.3: Sistema ionico Poiché
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Mileto rappresentava un grande cent
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Purtroppo Talete non ha scritto nul
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Per quel che riguarda il teorema 4,
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Â≪ ...stupefatto del modo in cui
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Figura 3.7: Calcolo dell’altezza
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un segmento dato un rapporto fissat
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greci; non a caso Platone, uno dei
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studi medici era diffuso proprio ne
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• Gli acusmatici ( dal verbo grec
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proporzione 3 : 2 a indicare una re
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3.6.4 Il numero come principio dell
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del dispari, mentre il male, il dis
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1. E’ dato un numero figurato. Fi
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esempio 11; allora: e quindi Figura
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I pitagorici collegavano la distinz
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Tabella 3.1: Rappresentazione rispe
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Figura 3.21: (a + b) 2 = (a − b)
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di cui una traduzione letteraria è
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e. Le nuove grandezze vennero chiam
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La sfida che i matematici greci si
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Bibliografia [1] Storia della Matem
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Il IV secolo si aprì con la morte
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4.2 Zenone di Elea 4.2.1 Introduzio
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Consideriamo un segmento di estremi
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Qual è la velocità di un punto de
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• Molti, come ad esempio Carl Boy
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linea e della superficie; la sua cr
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1. idee che si riferiscono ai valor
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ca e geometria tra le quattro mater
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- Ogni angolo di un pentagono regol
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4.4 Eudosso Eudosso (408-355 a.C.),
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frazioni, ossia a c b = d se e solo
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E poichè DG è maggiore di AH, se
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4.5 Il concetto di infinito nel pen
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Bibliografia [1] Ivan Niven, Numeri
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nell’ ambito mentale, doveva esse
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giovane dei discepoli di Platone, m
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di qualcosa, e un problema, in cui
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sognerà quindi dedurle da proposiz
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• Nozioni speci che: verità che
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estremi.” Archimede e poi Legendr
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matematici moderni non fanno alcuna
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accettate senza dimostrazione, e ra
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espressi da Euclide, non garantisco
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venivano concepite come segmenti ch
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Viene spesso affermato che l’alge
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a = k 1 1 nb e c = k nd. DEFINIZION
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Siano i numeri piani a = cd e b = e
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matico in sè concluso, risalente p
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si hanno per resto misura la preced
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metodi tradizionali dei matematici
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Infatti passando dal segmento circo
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se a ha la parte aurea x, allora il
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Bibliografia [1] Benno Artmann, Euc
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6.1 Vita e morte Non sono molte le
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matematica antica proseguì le rice
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Archimede. Lo studio della spirale
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come P ZA, la cui somma è minore d
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“l’area di una qualsiasi sfera
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Archimede utilizzò con grande fine
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nell’illustre filosofo. Il primo
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6.3.9 Il libro dei lemmi Quest’op
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interlocutore su alcuni risultati m
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del segmento parabolico: Dato il se
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A causa del parallelismo si ha AC :
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diverse testimonianze di storici no
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Questa volta la testimonianza ci gi
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più semplice per tali specchi è u
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6.6 Considerazioni finali L’opera
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Capitolo 7 I problemi classici 7.1
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Una prima cosa da notare è che il
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di razionalità un insieme di numer
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(x1, y1), (x2, y2), ... (xn−1, yn
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con un numero arbitrario n di lati,
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si osserva che trovare una soluzion
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Dinostrato, servendosi di questa cu
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Sia ABC il triangolo da quadrare. S
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Per trisecare un angolo di π 4 è
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Allora, chiaramente, se lungo ogni
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se n e m non sono entrambi cubi di
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cioè un cubo di spigolo x equivale
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cioè AC : AP = AP : AM = AM : AB,
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Bibliografia [1] T. Heath, A histor
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È aneddoto comune che di fronte al
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8.2 La Matematica di al-Khwārizmī
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Struttura dell’al-jabr. L’opera
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8.2.3 Altri matematici di spicco. A
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8.3.1 I simboli di somma e sottrazi
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L’Italia sembra insensibile a que
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Figura 8.4: Il Teorema di Pitagora
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Capitolo 9 Da Tartaglia a Cauchy: n
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sancito il principio del cuius regi
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Si tratta quindi di risolvere un’
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- Guerra dei trent’anni (1618-164
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• problemi sulla distanza • il
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asate su assiomi arriva a delle cer
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II. Sulla natura delle linee curve
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3. il grado di questa equazione alg
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geometrici Descartes affronta il pr
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di infiniti punti C il cui luogo è
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maniera simile CD spinge DE e così
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trovare la normale ad una curva alg
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punti) e la tangente. Significativo
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Figura 9.4: Bonaventura Francesco C
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Figura 9.5: Pierre de Fermat (1601
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curve algebriche elaborò un metodo
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Figura 9.7: Dimostrazione del Teore
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fondamenti della fisica e dell’as
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Newton condivideva con il suo maest
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Figura 9.9: Gottfried Wilhelm Leibn
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di qui deriva che si debbano in pri
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Leibniz fu uno dei più grandi inve
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9.3.1 Contesto storico e matematico
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Figura 9.10: Jakob Bernoulli (1654
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allora: ∂f d ∂f ϕ + = 0 ∂y d
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Dopo aver definito cos’è una qua
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Figura 9.13: George Berkeley (1685
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tale quantità con una lettera pres
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Capitolo 10 Analisi e Fisica Matema
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predecessori e che era il suo vanto
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Egli era legato infatti al rigore a
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Riemann riuscì a legare molti risu
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10.6 Cenni storici: Fisica Matemati
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si hanno quindi in questo secolo i
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Figura 10.7: Jacobi al neoumanesimo
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un contributo dello stesso livello.
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soluzione nei complessi. Ricordiamo
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campo, magari nemmeno definito accu
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Riportiamo qui sotto una cartina de
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grado superiore al 5 ◦ è la memo
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Lagrange scrisse che Ruffini “non
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aritmetiche ripetute un numero fini
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infanzia. Compiuti gli studi a Gott
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Per semplicità, Gauss restrinse il
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La necessità di una profonda rifor
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con il loro significato originario,
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corpo a quattro dimensioni in cui v
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ij = k, jk = i, ki = j, ji = −k,
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Teorema 15. Ogni algebra divisoria
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le proprietà topologiche della map
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simbolo 1. Nello specifico Boole in
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Boole Oggi Significato + ∪ unione
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“fondiamo la teoria dei numeri co
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“Quando confrontiamo i due grandi
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Gruppi di trasformazioni geometrich
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L’algebra passa da essere studio
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Una relazione ordinale del momento
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dove a è lo step corrispondente al
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E = ϑa + A; E ′ = ϑa + E; E ′
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caso della addizione algebrica, dal
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Solamente il caso che considera lo
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di due dfferenti steps. L’idea de
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Bibliografia [1] Boyer C. B., Stori
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Figura 12.1: G. Cantor qualsiasi co
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12.2 Le opere Presentiamo qui di se
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Nella Theorie de la chaleur [8, (18
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altre serie della stessa forma che
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convergente per tutti i valori di x
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e f(x) = 1 2 a′ +∞ � 0 + n=1
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erne le tappe esula dagli scopi del
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dei numeri naturali. Tutti gli altr
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In seguito concentrò i propri sfor
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di accumulazione dei punti di accum
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12.4 La potenza di un insieme Gli s
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grande dell’insieme infinito di q
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o avranno uguale potenza M e una pa
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Figura 12.2: Numerazione dei razion
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di ogni ordine n, già aveva intuit
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[eindeutige Zuordnung] degli elemen
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a dare una risposta negativa che qu
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voi scrivete costantemente x = α1
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irrazionali dell’intervallo (0, 1
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Se a e b sono due grandezze variabi
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Basiamo la dimostrazione di (F) sul
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Per quanto affermato nel teorema (H
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“...se non si impone nessuna cond
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La biezione da prendere sarà dunqu
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nessun punto, e quindi a rigore nem
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proseguendo nello stesso modo otten
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al proprio interno punti di tale in
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li interi positivi. Io chiamo le mo
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che i punti ad esso appartenenti po
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e dell’autore (Mathem. Annalen, v
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limite inferiore delle distanze q
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un numero finito di intervalli con
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all’interno dell’intervallo (0,
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12.7 L’infinito Le prossime sezio
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concetto, che verrà poi ripreso da
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stesse sostanze create da Lui dal n
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Kroneker che sosteneva che ‘Dio h
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12.8 I numeri ordinali Per capire a
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12.8.1 Costruzione dei numeri ordin
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ma mostrarsi anche mezzo capace di
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di tutti i precedenti. Varrà dunqu
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• Si consideri un insieme ben def
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determinato da un numero di una cla
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ammette sempre e solo una soluzione
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Limitiamoci a considerare i numeri
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12.9 L’ipotesi del continuo In pr
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Bibliografia [1] CANTOR, G., Über
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Capitolo 13 La costruzione dei nume
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y + x = 0, la ricerca delle soluzio
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• [(a, b)] ≥ [(c.d)] ↔ a + d
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Usando ripetutamente il fatto che h
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dell’aritmetica. L’addizione è
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1) dati tre punti p, q, r sulla ret
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Dato un razionale a possiamo costru
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dove HK = {q ∈ Q : q = hk , h ∈
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oppositori. Muore nel 1918. A lui s
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Successioni di Cauchy Definizione 8
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per tali m, n abbiamo che |bm − b
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Siano (an) e (bn) due rappresentant
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• un minorante per A ⊆ X è un
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Dimostrazione. (a) ⇒ (b). Sia K c
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• Prodotto: per ogni S, T ∈ �
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Sia x ∈ i(S + T ), allora ∃s
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Bibliografia [1] Giovanni Sambin, a
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14.2 I paradossi “Il paradosso è
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paiano direttamente non significa c
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14.3 La crisi dei fondamenti della
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I paradossi della teoria di Cantor
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principio di comprensione. Il parad
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Bibliografia [1] Bell, Eric T., I g
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15.2 Il V postulato di Euclide L’
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Teorema 105. A seconda che il quadr
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Sembrava quindi che la dimostrazion
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euclidee. Egli le aveva già costru
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e quei teoremi della geometria ordi
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L’angolo di parallelismo permette
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vamente alla geometria sviluppata d
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non-euclidei. Nella costruzione far
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Possiamo ora passare allo spazio pr
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1. Γ 2. non-degenere e non-definit
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Bibliografia [1] Bell, Eric T., I g
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privata che offriva un curriculum m
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16.2 Hilbert ed i Fondamenti Il met
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Quindi la proposta di Frege si era
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Tuttavia non erano d’accordo con
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1. Formalizzazione: fare in modo ch
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del Programma, anche nelle prime fa
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è impossibile. I diretti interessa
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Capitolo 17 Logicismo 17.1 La nasci
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di logica abbracciava la tesi che e
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i suoi principali artefici furono q
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a una definizione che ricorreva all
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tria - che, in accordo con Kant, ri
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membri. Possiamo definire il numero
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dell’analisi il concetto stesso d
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Innanzitutto, riducendo la forma lo
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“Piero” dalla funzione “( )
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Page 608 and 609: Critica poi anche Cantor, nonostant
Page 610 and 611: Si dimostra che R determina una par
Page 612 and 613: conosciuta qualche qualità comune,
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Page 616 and 617: La via d’uscita di Frege Il primo
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Page 622 and 623: condotte in un linguaggio simbolico
Page 624 and 625: 3... qui 0 e 3 hanno lo stesso succ
Page 626 and 627: matematica veniva presentata come u
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Page 632 and 633: Per ovviare a questa difficoltà Ru
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Page 638 and 639: il lavoro di Russell, che nel fratt
Page 640 and 641: una giustificazione logica della ma
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Page 650 and 651: per lasciare il posto ad un nuovo p
Page 654 and 655: dei suoi obiettivi principali era q
Page 656 and 657: che si manifesta nei casi in cui il
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Page 662 and 663: Su sollecitazione di Menger, egli s
Page 664 and 665: Scrisse di lui Solomon Feferman: Fi
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Page 668 and 669: formule, ricavate una dall’altra
Page 670 and 671: Si vede chiaramente che non ci sono
Page 672 and 673: 19.3.2 Dimostrazione e Sostituzione
Page 674 and 675: ∀x(¬Dim(x, Sost(n, 31, n))) Ma q
Page 676 and 677: modo aggiungendo (γP A1) agli assi
Page 678 and 679: ma che è impossibile farlo usando
Page 680 and 681: Gödel era un platonista, ma si era
Page 682 and 683: corrisponde una formula aritmetica
Page 684 and 685: Bibliografia [1] Paul Bernays, “D
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Capitolo 1 “Prematematica” e Matematica antica

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