Nozioni di teoria degli insiemi

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Nozioni di teoria degli insiemi

 

La teoria degli insiemi

La nascita della teoria degli insiemi è legata al matematico tedesco Georg Cantor.
Nella sua teoria degli insiemi, nota oggi come “teoria ingenua degli insiemi”, c’è un principio fondamentale e cruciale per la costruzione di insiemi: la totalità degli oggetti che godono di una qualsiasi proprietà P costituisce un insieme.
Un insieme A  viene denotato con la scrittura  A ={   } dove, all’interno delle parentesi, si scrivono gli elementi di A o la proprietà goduta dagli elementi di A.
Ma alla fine del XIX secolo si scoprirono diversi paradossi, tra cui quello noto come paradosso di Cantor che provava la contraddittorietà di questa teoria degli insiemi.
Se ogni proprietà permette di costruire un insieme, ciò vale anche per la proprietà
P(x) : “x non appartiene a x”, che si scrive  “x Ï x”
Poniamo S ={x; P(x)}={x; x Ï x}.
Allora se S Î S   si ha S Ï S e viceversa se S Ï S allora S Î S.
In definitiva S Î S se e solo se S Ï S e si ottiene una contraddizione.
Questo è, in sostanza, il paradosso di Russell.
La comparsa di tali paradossi ha dimostrato inequivocabilmente che l’apparente chiarezza di un concetto così elementare come quello di insieme non garantisce la coerenza di un qualsiasi sistema costruito su di esso.
L’analisi dei paradossi ha portato a diverse proposte per evitarli, proposte che sono tutte ovviamente restrittive dei concetti “ingenui” che compaiono nella derivazione degli stessi paradossi.

  • Russell ha notato che in ogni paradosso c’è un autoriferimento ed ha introdotto la teoria dei tipi, in cui non ha senso che un insieme appartenga a se stesso. Questo tentativo dovuto a Russell e Whitehead, negli anni 1910-1913, riesce ad eliminare i paradossi noti, ma è macchinoso e presenta altri inconvenienti.
  • Una seconda linea di critica, più fortunata, riguarda il principio di costruzione di insiemi nella teoria Cantoriana. D’altro canto insiemi di oggetti che soddisfano una determinata proprietà sono presenti e, in qualche modo irrinunciabili, nella pratica matematica. Occorre, allora, introdurre nuovi assiomi per garantirne l’esistenza. Ci sono in questo senso due direttive principali che hanno portato alla nascita di due teorie assiomatiche degli insiemi.
  •    Una è la teoria degli insiemi, denotata ZF, e dovuta a Zermelo e     Fränkel.
  •    L’altra  è denotata  NBG e risale a von Neumann, Bernays e Gödel.
  • Una posizione più radicale è stata assunta da Brouwer e dalla sua scuola intuizionista. Gli intuizionisti contestano la validità universale di certe leggi fondamentali della logica, prima ancora che della matematica, come il principio del terzo escluso (tertium non datur), sostenendo che questa legge è certamente valida per insiemi finiti, ma non è corretto considerarla tale per insiemi non finiti. Parimenti non accettano che la negazione della formula (" x) P(x) sia la formula ($ x)  ù P(x), ovvero che la negazione della frase “per ogni x vale la proprietà P”   sia la frase  “esiste un x per cui non vale la proprietà P”.

Gli Intuizionisti sostengono che possiamo affermare l’esistenza di un oggetto con una determinata proprietà solo se conosciamo un metodo effettivo per costruire o trovare tale oggetto. È chiaro che in questo contesto i paradossi non sono più  derivabili, ma purtroppo la stessa sorte tocca a numerosi teoremi della matematica, poiché non sono più lecite, per esempio, le dimostrazioni per assurdo (reductio ad absurdum). Perciò la logica intuizionista non ha avuto molta fortuna.
Queste considerazioni mettono in luce il difficile problema filosofico e forse psicologico della natura delle creazioni o scoperte matematiche.  
Che cosa si asserisce quando un matematico afferma che qualcosa esiste?
Quando i Pitagorici scoprirono che l’ipotenusa di un triangolo rettangolo isoscele è incommensurabile con il cateto, essi tentarono di mantenere segreta questa scoperta, chiamando queste lunghezze “irrazionali”.
Oggi non abbiamo sospetti su numeri tipo Ö2, la cui irrazionalità fu provata da Euclide. Analogamente i matematici si sono adattati a numeri  tipo i = Ö-1,  introdotti da Rafael Bombelli.
La posizione più fondamentalista nella filosofia della Matematica è stata quella di Leopold Kronecker, che ha dominato il mondo matematico tedesco alla fine del XIX secolo.
Secondo Kronecker:
“Dio ha creato i numeri interi, tutto il resto è opera dell’uomo.”
Questa posizione fu più tardi  contrastata da Hilbert   che affermò:
“Nessuno potrà cacciarci dal paradiso che Cantor ha creato per noi.
Il riferimento di Hilbert è alla teoria Cantoriana dei numeri cardinali transfiniti.
Un altro grande dibattito s’incentra, infatti, sui concetti di finito e infinito in Matematica.

Fonte: http://www.dm.uniba.it/ipertesto/logici/teorins.doc

Sito web da visitare: http://www.dm.uniba.it/

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