ausgerechnet die
Mathematik gibt uns den Trost, dass wir
nicht durch Computer ersetzbar sind
"Das letzte Abenteuer [...] Durch
die Erschließung immer neuer Dimensionen geschieht das Unfassbare: Der
Mensch verschwindet in seinem eigenen Arschloch." (Friedrich Karl
Waechter in seinem Meisterwerk
)
Natürlich gab es auch schon im Jahr 1900 eine nostalgische Sehnsucht nach
einer vermeintlich besseren alten Zeit:
(… womit nicht der damalige Kaiser Wilhelm II, sondern Wilhelm I
gemeint war)
Ansonsten aber schien vielen (privilegierten) Menschen die Welt in Ordnung
(wir wissen ja erst im Nachhinein, dass der
Erste Weltkrieg [die „Urkatastrophe des 20. Jahrhunderts"] bevorstand - und
tatkräftig vorbereitet wurde:
).
Vermutlich wird den damaligen Zeitgenossen nichtmal annähernd bewusst gewesen
sein, dass das Jahr 1900 (+/- fünf Jahre) ein markanter Höhepunkt war
(mathematisch
gesehen Unsinn: und gleichzeitig ein Wendepunkt?).
Dafür hier nur einige wenige Beispiele:
„Der Beginn des 20. Jahrhunderts war eine atemlose Zeit: Sigmund Freud
erforschte die dunklen Seiten der Seele. Die Physik entlockte der Materie
das Geheimnis der Atome. Albert Einsteins Relativitätstheorie transformierte
Raum und Zeit. Frauen forderten das Wahlrecht. In den Jahren zwischen der
Weltausstellung 1900 in Paris und dem Beginn des Ersten Weltkrieges,
bisweilen als Zeit der Ruhe vor dem Sturm verklärt, entstand das moderne
Europa.“ (Quelle: Buchcover von
)
„Deutschland um 1900 – das anbrechende 20. Jahrhundert scheint es gut
mit den Deutschen und dem Wilhelminischen Reich zu meinen. In den
emporwuchernden Mietskasernen für das neue Industrieproletariat der
Großstädte mag es gären, doch auf den Ringstraßen der Großstädte flaniert
man stolz vor bürgerlichen Prunkbauten, die Wirtschaft floriert, Adel und
Militär genießen uneingeschränktes Sozialprestige, und die Mehrheit der
Bevölkerung verehrt den Kaiser und übt sich im Untertanengeist. Wilhelm II.
liebt seine Dackel, die Marine und Weltmachtträume, die bis China reichen.
In Übersee reifen die Kolonialwaren, der Rhein ist romantisch und
Elsass-Lothringen deutsch. Auf den rund 800 Bildern dieses Bandes zeigt sich
Deutschland überwiegend so, wie es sich gerne sah: selbstbewusst, glanzvoll,
patriotisch, bodenständig, konservativ, aber auch fortschrittsgläubig und –
wenn man es sich leisten konnte – mondän.“ (Quelle:
Buchcover von
)
Gründung des DFB
(Deutschen Fußball-Bunds) im Januar 1900, also pünktlich zur
Jahrhundertwende;
ein bisschen weiter von 1900 entfernt: Erfindung des Autos
(heute
) im Jahr 1885 und des Flugzeugs
(heute
) im Jahr 1893.
(Vgl.: so fing's an
, und so sieht's heute
aus
[unglaublich, dass so ein Koloss schwimmt!],
aber beide funktionieren nach demselben,
vor über 2000 Jahren von Archimedes entdeckten Prinzip.)
und nun endlich zu den Wissenschaften:
zur Physik:
im Jahr 1900 begründet Max Planck die Quantentheorie
- und ahnt selbst noch nicht, welche revolutionären Folgen das haben wird,
ja, wehrt sich sogar anfangs vehement gegen sich andeutende Konsequenzen;
zur Mathematik:
auf dem Mathematikerkongress 1900 stellt der berühmte göttinger
Mathematiker
David Hilbert
eine
Liste von 23 bis dahin ungelösten zentralen mathematischen Problemen vor
(von denen
inzwischen viele gelöst wurden; vgl.
;
vgl. auch Hilberts Radiovortrag im Jahr 1930 [Originalaufnahme!]: ).
Wichtiger als die Problemliste ist für uns hier aber der
ungebrochene damalige mathematische Fortschrittsglaube Hilberts:
„Ein Irrtum Hilberts allerdings […] ist in der
Einleitung des Artikels zu finden. Dort bringt er seine Überzeugung zum
Ausdruck, dass jedes Problem grundsätzlich lösbar sein muss:
»Diese Überzeugung von der Löslichkeit [heute wohl Lösbarkeit] eines
jeden mathematischen Problems ist uns ein kräftiger Ansporn während
der Arbeit; wir hören in uns den steten Zuruf: Da ist das Problem,
suche die Lösung. Du kannst sie durch reines Denken finden; denn in
der Mathematik gibt es kein
Ignorabimus [= wir werden es niemals wissen; "kein Ignorabimus" heißt dann aber "wir werden (früher oder später) alles wissen]!«
[…]
Der grundlegende
erkenntnistheoretische Optimismus Hilberts musste [später] etwas relativiert
werden. Spätestens 1931 mit der Entdeckung des Gödelschen
Unvollständigkeitssatzes und
Turings
Beweis von
1936, dass das Entscheidungsproblem nicht lösbar ist, kann dieser
Denkansatz Hilberts […] in der ursprünglichen Formulierung als zu
eng gefasst betrachtet werden.“
(Quelle:
)
… womit hier zum ersten Mal Kurt Gödel und sein
„Unvollständigkeitssatz“ erwähnt wurde.
Etwas später, nämlich in den Jahren 1910 - 1913,
haben Bertrand Russell
und
Alfred North Whitehead
das dreibändige Buch
veröffentlicht.
Dabei ist der Titel „Principia Mathematica“ pure
Anmaßung, nämlich für den Insider eine offensichtliche Anspielung auf
Isaac Newtons
revolutionär-grandioses
Buch , mit
dem somit in eine
Reihe gestellt wird.
Anmaßung (Hybris) wird aber von den Göttern mit der
Höchststrafe bestraft, nämlich ewigem qualvollem Leben
(vgl.
Prometheus ,
Sysiphos
und
Tantalos ;
jadoch, Mathematik hat etwas mit
griechischen Sagen zu tun!).
Bzw. „Hochmut kommt vor dem Fall“:
Hier soll uns nicht das vordergründige
Thema von
interessieren, nämlich der für einen Laien absurde und wohl auch
für viele gestandene Mathematiker unverständliche Beweis, dass 1 +
1 = 2
("das weiß doch jeder"; vgl.
);
sondern uns interessiert hier das eigentliche
Thema von :
"Die Principia Mathematica stellen den Versuch
dar, alle [!] mathematischen Wahrheiten aus einem wohldefinierten Satz von Axiomen
und Schlussregeln [...] herzuleiten [...]."
(Quelle:
)
Oder moderner gesagt: wenn man die Axiome und
Schlussregeln hat, kann auch ein (hier erstmals erwähnt:) Computer
jedes (!) mathematische Problem lösen - und bedarf es keiner Menschen (Mathematiker)
mehr.
Dann aber ging es folgendermaßen weiter:
"Die offene Frage, ob dieses System von Axiomen und
Ableitungsregeln widerspruchsfrei ist und ob sich alle wahren Sätze auf
diese Weise herleiten ließen, versuchte das
Hilbert[!]programm ab 1922 positiv zu entscheiden. Logiker, die sich daran
beteiligten, legten in der Regel die Principia Mathematica [!] zugrunde
[...]. Gödel bewies dann aber 1931 in seiner Arbeit Über formal
unentscheidbare Sätze der Principia Mathematica und verwandter Systeme I.
einen Unvollständigkeitssatz, der zeigte, dass diese Erwartung, die man in die
Principia Mathematica setzte, nicht erfüllbar ist."
(Quelle:
; womit zum zweiten Mal der Name "Gödel" aufgetaucht ist.)
"Da arbeitet der Mann [=
Russell] wie besessen daran, der gesamten Mathematik ein solides Fundament zu
geben[,] und kurz vor Schluss entdeckt er ein Paradox, an dem das ganze
Unternehmen letztendlich scheitert." (Quelle:
)
Was für eine Blamage (auch für Hilbert): ein
gigantischer Aufwand - und dann alles für die Katz!
(Aber eben nur
scheinbar:
"[...]
so haben Russell und seine Mitstreiter die Voraussetzung für die moderne
Informationsgesellschaft geschaffen, indem sie nicht nur die Grundlagen der
Logik bearbeiteten, sondern theoretische Voraussetzungen für die praktische
Entwicklung des Computers schufen." [Quelle:
];
Nebenbei: die tiefe Frustration Russells und Whiteheads
kann man in dem empfehlenswerten Roman
miterleben, obwohl
es da
zwar auch um Gödels
und Turings Beweise,
aber weder um
die "Principia Mathematica"noch um Russell und Whitehead [und Hilbert],
sondern um ein
anderes interessantes
mathematisches Problem, nämlich die sehr einfach zu erklärende, aber dennoch
bislang unbewiesene
"Goldbachsche Vermutung", und einen
halbfiktiven "Onkel Petros" geht.)
Gödels und Turings Beweise waren aber nicht nur für
Russell und Whitehead schockierend, sondern für die gesamte Mathematikerzunft:
„Mathematiker waren bisher der festen Überzeugung
gewesen, dass jedes Problem prinzipiell lösbar sei. Vielleicht würde es Jahre,
Jahrzehnte oder Jahrhunderte dauern, aber früher oder später, so glaubten sie,
würden sie jede Frage eindeutig klären können, jede Aussage entweder beweisen
oder widerlegen. Mit einem Schlag waren ihre Hoffnungen enttäuscht und damit ihr
Selbstverständnis in Frage gestellt. Gödel hatte unmissverständlich gezeigt:
Unsere Erkenntnis hat Grenzen. Selbst die mächtige Mathematik mit ihrer
logischen Strenge kann nicht alle Fragen beantworten."
(Quelle: )
(Ein ähnlicher
[wenn auch letztlich enorm produktiver]
Schock war zur gleichen Zeit für Physiker die Quantentheorie,
der sich insbesondere der große Einstein mit einem trotzigen
„der [= Gott] würfelt nicht“ verweigert hat.)
Damit aber
zu jenem Laien vermutlich unbekannten Kurt Gödel, den
einige Mathematiker für den größten Mathematiker des 20.
Jahrhunderts halten,
und seinem "Unvollständigkeitssatz".
(Denn schließlich ist er wegen seiner Mathematik in
Insiderkreisen berühmt geworden.
Nebenbei: auch ohne die Mathematik ist Gödels Biographie
enorm fesselnd, da er der vielleicht auch der größte mathematische Nerd
des 20. Jahrhunderts war
und damit hübsch alle Vorurteile über Mathematiker bestätigt:
[vgl. 4/2006 ]
Vgl. aber auch und
.)
Was ist nun aber Gödels so revolutionärer „Unvollständigkeitssatz“?:
“Er [= der (erste) Unvollständigkeitssatz] weist nach,
dass es in hinreichend starken Systemen [???], wie der Arithmetik, Aussagen
geben muss, die man formal weder beweisen noch widerlegen kann. Der Satz beweist
damit die Undurchführbarkeit des Hilbertprogramms, das von David Hilbert unter
anderem begründet wurde, um die Widerspruchsfreiheit der Mathematik zu
beweisen.“ (Quelle:
)
Der Witz bzw. die Ungeheuerlichkeit von Gödels Unvollständigkeitssatz ist
also,
dass da bewiesen (!) wird,
dass gewisse mathematische Vermutungen niemals bewiesen (!) oder
widerlegt werden können,
dass wir also niemals wissen werden (also doch ignorabimus!), ob sie richtig oder
falsch sind.
(Nebenbei:
von einigen konkreten mathematischen Vermutungen ist
inzwischen bewiesen [!], dass sie unentscheidbar sind; vgl.
.
Der eigentliche
Beweis Gödels
ist für mich
kleinen Mathematiklehrer [und wohl allemal für Schüler] so kompliziert, dass
ich keine Chance habe, ihn zu verstehen, und deshalb auf naturgemäß
vereinfachende [und entstellende?] populärwissenschaftliche Darstellungen
angewiesen bin.
[Insbesondere an der Quantentheorie kann man sehen, was
für ein populär“wissenschaftlicher“, esoterischer Blödsinn möglich ist; vgl.
etwa
und ;
Im Hinblick auf Gödels "Unvollständigkeitssatz" vgl.
]
Leider finde ich aber das populärwissenschaftliche Buch
nicht mehr, nach dessen Lektüre ich das wohlige Gefühl hatte, Gödels Beweis immerhin
ansatzweise verstanden zu haben.)
"Insofern sich die Sätze der Mathematik auf die
Wirklichkeit beziehen, sind sie nicht sicher, und insofern sie sicher sind,
beziehen sie sich nicht auf die Wirklichkeit." (Albert Einstein)
Viele (insbesondere einseitig mathematisch denkende?) Schüler hassen die
Interpretationen von Literatur im Fach Deutsch, weil sie ihnen völlig
willkürlich erscheinen
(und ziehen daraus die Konsequenz, möglichst viel in der
Hoffnung aufzuschreiben, zufällig auch das zu treffen, was der Lehrer [scheinbar
völlig subjektiv] für die einzig wahre Interpretation hält).
Da freut es mich als (ehemaligen) Mathematik- und Deutschlehrer natürlich,
dass es auch in den Naturwissenschaften und der objektivsten aller
Wissenschaften, nämlich der Mathematik, Interpretationen gibt - und geben muss.
Fangen wir mit der Physik an, also der durchmathematisiertesten aller
Naturwissenschaften:
aus den Rechnungen folgt da immer ein abstraktes
mathematisches Ergebnis, das dann aber in die physikalische, also außermathematische Wirklichkeit
rückübersetzt bzw. eben im Hinblick auf diese Wirklichkeit „interpretiert“
werden muss:
, um experimentell überprüfen zu können, ob das
mathematische Ergebnis auch in der Außenwelt stimmt
(ob also das mathematische Modell im Hinblick auf die
Außenwelt richtig gewählt war);
, um experimentell überprüfbare Voraussagen treffen
zu können:
erst durch die Interpretation der Mathematik wird da
physikalisch Neues denkbar - und dann evtl. auch überprüfbar; beste Beispiele
sind da rein mathematisch hergeleitete Voraussagen von erst später
nachgewiesenen Elementarteilchen wie z.B. dem Neutrino oder dem Higgs-Boson;
und vielleicht sogar am Wichtigsten (man sollte es
kaum für möglich halten) philosophische Interpretationen: dass ein
mathematisch-physikalisches Ergebnis nicht nur ein „kleines“ Experiment
betrifft, sondern eventuell sogar „große“ Konsequenzen für das
Selbstverständnis „des“ Menschen im Kosmos hat;
vgl. etwa
die Interpretation der kopernikanischen Heliozentrik,
die (laut Sigmund Freud) von vielen Menschen als fundamentale
"kosmologische Kränkung" wahrgenommen wurde,
da der Mensch aus der Mitte des Kosmos herausgeschleudert und die Erde
später dann ein unbedeutendes Sandkorn in den unendlichen Weiten des
Universums wurde;
die radikale Rückkehr des Zufalls in der
Quantentheorie, die nichtmal ihre ersten Entdecker (s.o. Planck, Einstein)
erkannt haben bzw. wahrhaben wollten.
Wenn richtig gerechnet wurde, ist das mathematische
Ergebnis felsenfest sicher. Seine Interpretationen sind aber dann ähnlich mit
unvermeidbare Unsicherheiten verbunden wie die Interpretationen von Literatur im
Fach Deutsch.
Mir scheint aber auch, dass sich die Größe eines
Physikers erst darin zeigt, dass er überzeugend interpretieren kann
(und zu erkenntnistheoretischen, also
philosophischen Fragen fähig ist).
Alle anderen sind bloß Rechenknechte und auf die Dauer
durch Computer ersetzbar.
Nun aber zur Mathematik - und Gödels „Unvollständigkeitssatz“:
in seinem Beweis
bleibt Gödel
rein innermathematisch, liefert er also keine Interpretation -
später
dann aber sehr wohl:
Leider wird hier nicht wörtlich zitiert, und ich kann
auch nicht anderswo finden, was Gödel genau gesagt hat: hat er wirklich von
einem geradezu gewalttätigen (Befreiungs-/Erst-?)"Schlag" gegen das Hilbertprogramm gesprochen, und war das
von Anfang an seine Absicht?
(Nachträgliche Interpretationen [und
Absichten] müssen ja nicht unbedingt die ursprünglichen sein, sondern letztere
können auch falsch erinnert oder nachträglich zurechtgelegt sein.)
Der ganze berühmte Beweis wäre dann letztlich nur
mathematisches Mittel
zu einem philosophischen Zweck gewesen.
Eine andere Interpretation von Gödels "Unvollständigkeitssatz"
(und zwar eine, die mir bislang unbekannt war und mich
deshalb nur um so mehr überrascht hat - und derentwegen ich diesen Aufsatz
überhaupt schreibe)
stammt von der Mathematikprofessorin Katrin Tent, und zwar lustigerweise aus
einem Berufsberatungsfilm:
In dem Berufsberatungsfilm
ist leider keine Zeit für eine (verständliche) Begründung bzw.
Herleitung von Tents
Interpretation
(und interessieren würde mich auch, was genau Mathematiker denn nun besser können
als Computer).
Wenn aber Mathematiker
etwas können, das Computer prinzipiell nicht können, dann
gibt
es immerhin (mindestens) eine Fähigkeit, die Menschen (nämlich
Mathematiker) den Computern voraus haben - und ist das
vielleicht ein Trost für
alle Menschen.
(Oder - schon
wieder Schluss mit Trost -
ist das menschliche Gehirn zwar dem konventionellen, nicht aber dem Quantencomputer
überlegen? Vgl.
)
PS:
man kann Gödels „Unvollständigkeitsatz“ durchaus auf
dem hier vorgeführten (unterirdischem?) Niveau in Schulen durchnehmen - und
sollte das auch unbedingt tun
(der
„Unvollständigkeitssatz“ gehört für mich zur Allgemeinbildung!):
die Schüler haben geradezu ein Recht darauf, von Gödels "Unvollständigkeitssatz" zu erfahren:
für Mathehasser wird der Satz eine tiefe Genugtuung sein,
für
einseitige Mathefreaks ein notwendiger Schock (s.o.).
Im üblichen Schulunterricht kommt Gödels
„Unvollständigkeitssatz“ bislang aber nicht vor, ja, sogar
während meines Mathematikstudiums habe ich nie von dem
Satz erfahren, weshalb ich mich im Nachhinein um ein Juwel der
Mathematik betrogen
gefühlt habe.