SYBILLE KRÄMER SYMBOLISCHE MASCHINEN Die Idee der Formalisierung in geschichtlichem Abriß WISSENSCHAFTLICHE BUCHGESELLSCHAFT DARMSTADT CIP-Titelaufnahme der Deutschen Bibliothek Krämer, Sybille: Symbolische Maschinen: d. Idee d. Formalisierung in geschieht!. Abriß I Sybille Krämer. - Darmstadt: Wiss. Buchges., 1988 ISBN 3-534-03207-1 \9 Bestellnummer 03207-1 Das Werk ist in allen seinen Teilen urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung in und Verarbeitung durch elektronische Systeme. © 1988 by Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt Satz: Setzerei Gutowski, Weiterstadt Druck und Einband: Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt Printed in Germany Schrift: Linotype Times, 9.5110.5 ISBN 3-534-03207-1 INHALT Worin besteht die Idee der Formalisierung? 1. Entwicklungsgeschichte arithmetischer und algebraischer Kalküle . 1.1 Die Herausbildung der Z~hlreihe . 1.1.1 Zahlen als Eigenschaften abzählbarer Dinge . 1.1.2 Die Repräsentation von Zahlen durch gegenständliche Hilfsmengen 1.1.3 Der Übergang von der gegenständlichen zur symbolischen Repräsentation von Anzahlen im antiken Mesopotamien . 1.1.4 Die Zählreihe als fortlaufende Folge schriftlicher Zahlzeichen 1.2 Arithmetik und Algebra im antiken Ägypten und Mesopotamien 1.2.1 Altägyptische Rechentechnik 1.2.1.1 Die Quellenlage 1.2.1.2 Die hieroglyphischen Zahlzeichen 1.2.1.3 Die Rechenverfahren 1.2.2 Mesopotamische Rechentechnik 1.2.2.1 Das Sexagesimalsystem . 1.2.2.2 Babylonische Rechenverfahren 1.2.3 Ägyptische und babylonische Algebra ' 1.2.3.1 Ägyptische Gleichungslehre 1.2.3.2 Babylonische Gleichungslehre . 1.2.4 Die Algebra: ein Rezeptewissen für den Umgang mit Zahlenverhältnissen . . 1.3 Die Entwicklung schematischer Zahlenoperationen im antiken Griechenland . 1. 3.1 Die pythagoreische Rechensteinarithmetik 1.3.1.1 Die figurierten Zahlen 1.3.1.2 Die Lehre vom Geraden und Ungeraden 1.3.2 Die Stagnation der algebraischen Technik infolge der Geometrisierung der Algebra . . 1.3.2.1 Was heißt "geometrische Algebra"? . 1.3.2.2 Die Entdeckung der Inkommensurabilität 1.3.2.3 Die Restriktionen der griechischen Algebra . 1.3.3 Diophant vonAlexandrien . 1 5 5 6 7 8 9 12 12 12 13 13 16 17 19 20 20 22 25 26 27 28 30 32 32 33 34 36 VI Inhalt 104 Algorithmisches Denken in China, Indien und bei den Arabern 1.401 Numerische Algorithmen in China 1040101 Die "fang-cheng"-Regel 0 1040102 Rechenbrett und Stäbchenziffern 1040103 Negative Zahlen 10402 Indische Arithmetik und Algebra . 104.201 Das dezimale Stellenwertsystem 10402.2 Die Fortbildung der algebraischen Symbolik 1.403 Arabische Arithmetik und Algebra am Beispiel alHwarizmis 105 Algorithmus und Kalkül in der neuzeitlichen Mathematik 1.501 Die Durchsetzung des orientalischen Ziffernrechnens inEuropa 10502 Die Ausbildung eines neuen Zahlbegriffes 10503 Die Kalkülisierung der Analy~is 1050301 Was heißt "Ka~külisierung"? 1050302 Die Entwicklung der Algebra zum Buchstabenrechnen 0 1.50303 Die analytische Geometrie Descartes' 1050304 Leibnizens Infinitesimalkalkül 0 106 Zwischenergebnis 1: Über die Entstehung der mathematisehen Formel 39 40 40 43 44 45 45 48 50 54 54 58 59 59 61 64 68 71 20 Entwicklungsgeschichte logischer Kalküle 0 201 Zur Vorgeschichte des logischen Kalküls 0 20101 Formale und formalistische Elemente im logischen 73 73 Denken der Griechen 2010101 Aristoteles 2010102 Stoische Logik . 201.2 Scholastische Logik 2010201 Eine späte Rehabilitierung 2010202 Die "sekundären Intentionen" 2010203 Die Suppositionslehre 2010204 Die Konsequenzenlehre 0 20103 Weshalb können die stoische und scholastische Logik als Vorstufen des logischen Kalküls gelten? 0 202 Von der Kombinatorik zur Idee des logischen Kalküls 20201 Die "Ars Magna" des Raimundus Lullus 20202 Quellen des Kalkülgedankens im 17. Jahrhundert 0 2020201 Berechenbarkeit als "Zeitgeist" 2020202 "Mathesis universalis": Rene Descartes 0 2020203 Denken als Rechnen: Thomas Hobbes 73 73 76 79 79 79 81 84 86 87 88 90 90 91 94 Inhalt 2.2.2.4 Kunstsprachliche Ansätze 2.2.2.5 Rechenmaschinen .· 2.2.3 Das Leibnizprogramm 2.2.3.1 Formales Denken . 2.2.3.2 "Scientia generalis": die Idee einer Uni versalwissenschaft . 2.2.3.3 "Characteristica universalis": die Idee einer universalen Kalkülsprache 2.2.3.4 "Calculus ratiocinator": die Idee des logisehen Kalküls 2.2.4 Der Gedanke des logischen Kalküls in der Nachfolge von Leibniz . 2.2.4.1 Gibt es eine "Nachfolge" von Leibniz? 2.2.4.2 Johann Heinrich Lambert '2.2.4.3 Gottfried Ploucquet 2.2.4.4 Joseph Gergonne 2.3 Die Ausarbeitung logischer Kalküle in der "Algebra der Logik" 2.3.1 Die Formalisierung der Algebra als Voraussetzung 2.3.2 George Boole 2.3.2.1 Die Klassenlogik 2.3.2.2 Die Aussagenlogik 2.3.3 W. Stanley J evons . 2.3.4 Ernst Sehröder 2.4 Der Kalkül in der Logistik: Gottlob Freges Begriffsschrift 2.4.1 Von der "Algebra der Logik" zur Logistik 2.4.2 Die Begriffsschrift 2.5 Zwischenergebnis II: Über die Entstehung formaler Systeme in der Logik . 3. Grenzen und Präzisierungen kalkulatorisch-algorithmischer Verfahren in der mathematisch-logischen Grundlagendiskussion des 20. Jahrhunderts . 3.1 Formalisierbarkeit als Mechanisierbarkeit: die Idee der universalen Denkmaschine und ihre Destruktion . 3.2 Unvollständigkeit und Unentscheidbarkeit formaler Systeme: die Überlegungen von Gödel und Church 3.2.1 Das Hilbertprogramm 3.2.1.1 FormalisierteAxiomensysteme als Kalküle . 3.2.1.2 Beschreibung des Kalküls als Gegenstand der Metamathematik . . 3.2.2 Die >Principia Mathematica< als Versuch vollständiger Formalisierung der Arithmetik 3.2.3 Gödeis Beweis der Unvollständigkeit der Arithmetik VII 95 98 100 100 102 104 108 114 114 115 117 118 121 121 124 124 126 128 129 131 131 132 135 138 138 140 140 141 143 145 146