Logik und Mengenlehre


    Zum Inhalt der Vorlesung: Die Vorlesung besteht aus den drei aufeinander aufbauenden Teilen Logik, Mengenlehre und Forcingtechnik:

    Im ersten Teil wird eine Einführung in die Prädikatenlogik gegeben (inkl. formale Beweise) und - nach einem kurzen Abstecher in die Modelltheorie - wird der Gödel'sche Vollständigkeitssatz bewiesen. Der Gödel'sche Vollständigkeitssatz besagt, dass ein Axiomensystem genau dann widerspruchsfrei ist, wenn das Axiomensystem ein Modell besitzt. Eine Konsequenz aus dem Vollständigkeitssatz ist, dass ein Satz genau dann formal aus einem Axiomensystem beweisbar ist, falls der Satz in jedem Modell dieses Axiomensystems wahr ist. Der Gödel'sche Vollständigkeitssatz ist von zentraler Bedeutung und wird implizit in fast allen mathematischen Beweisen gebraucht: Um zum Beispiel zu beweisen, dass die Eindeutigkeit des Neutralelements aus den Gruppenaxiomen folgt, genügt es zu zeigen, dass in jeder Gruppe (d.h. in jedem Modell der Gruppenaxiome) das Neutralelement eindeutig ist; was dadurch gezeigt wird, dass man die Eindeutigkeit des Neutralelements in einer beliebigen Gruppe zeigt.

    Im zweiten Teil werden die Axiome der Mengenlehre besprochen und parallel dazu wird die Theorie der Ordinal- und Kardinalzahlen aufgebaut. Insbesondere wird die Kontinuumshypothese behandelt und einige Konsequenzen besprochen.

    Im letzten Teil werden verschiedene Unabhängigkeitsresultate bewiesen. Ein Satz heisst "unabhängig" bezüglich eines Axiomensystem, falls er aus den Axiomen weder bewiesen noch widerlegt werden kann. Aus dem Gödel'schen Vollstaendigkeitssatz folgt, dass ein Satz nur dann nicht aus einem Axiomensystem beweisbar ist, falls es zwei Modelle dieses Axiomensystems gibt, eines, in dem der Satz wahr ist, und eines, in dem der Satz falsch ist. Zum Beispiel ist das Kommutativgesetz unabhängig von den Gruppenaxiomen, denn es gibt sowohl kommutative wie auch nichtkommutative Gruppen. Mit Hilfe der Forcingtechnik, welche in den 1960er Jahren von Paul Cohen entwickelt wurde, werden verschiedene Modelle der Mengenlehre (bzw. der Mathematik) konstruiert in denen die Kontinuumshypothese nicht gilt. Insbesondere wird gezeigt, dass sich gewisse Eigenschaften der reellen Zahlen (im Gegensatz z.B. zu den rationalen Zahlen) in Abhängigkeit vom mengentheoretischen Modell, das wir zugrunde legen, ändern können.


    Literatur: Im Herbst 2011 sollte das Buch Combinatorial Set Theory, with a gentle introduction to forcing erscheinen. Dieses Buch ist ideal als Textgrundlage und dient auch als Ergänzung zur Vorlesung. Ferner kann ich als weiterführende Literatur das Buch Set Theory, an Introduction to Independence Proofs von Kenneth Kunen (North-Holland, Amsterdam) sehr empfehlen.


    Für Übungsblätter, Skript, etc. siehe Logik und Mengenlehre.