Co to je Temno?
                               -=-=-=-=-=-=-=-=-

                      Temno začíná tam, kde logika končí

          Tak Temno (Teorie množin) je to, co se bere v první třídě a také
      to je jeden z nejobávanějších přemětů na Matfyzu. Osobně nevím proč,
      protože mě se temno moc líbí.

          V principu jde o nadefinování  všech  pojmů v matematice  pomocí
      množin.  Díky  tomu  potom jde dokázat  mnoho  dalších  věcí,  které
      z povrchních definicí používaných v jiných disciplínách v matematkyi
      nejsou jasné.

          Množiny  jsou  přesně   definovány   pomocí   několika   axiomů,
      které  jsou  vždy   pravdivé.   Jedna  z  možných   axiomatizaci  je
      Zermelo-Fraenklinova  (1920).  Ta  obsahuje  přibližně   následující
      axiomy:

      - Axiom  existence  (existuje  x,x=x) - zaručuje,  že se  máme o čem
        bavit
      - Axiom dvojice - pro každé x a y existuje z, kde platí, že z={x,y}.
        Jednoduše řečeno, že dvě množiny jde dát dohromady do jedné.
      - Axiom  sumy - pro každé x existuje y, kde platí, že z je prvkem y,
        právě  tehdy,  když  existuje  a prvkem x a z je  prvkem  a.  Tedy
        že lze spojit  prvky  prvků  některé  množiny do jedné.  Například
        {{a,b},{c,d,e}} do {a,b,c,d,e}
      - Axiom  potence  -  pro  každou  mnotinu  existuje  množina  jejích
        podmnožin.
      - Schéma  axiomu  nahrazení.  Pokud  vezmu  nějakou  formuli,  která
        převádí jeden prvek na jiný, můžu pomocí ní nahradit všechny prvky
        některé množiny a vytvořit tak množinu novou
      - Axiom nekonečna - existuje nekonečná množina
      - Axiom  fundovanosti - každá  množina  různá od 0 obsahuje x, kde x
         průnik a je prázdná množina

          Tyto axiomy velice přesně říkají, co to je množina. Víme z nich,
      že  existuje  minimálně  množina 0. Z axiomu  dvojice  ale  víme, že
      existuje i množina  obsahující 0 - tedy {0} - vezmu za x i y 0 a pak
      je z={0,0}.  Opakující se prvky se v množině  ruší a je to tedy {0}.
      Podobně můžu získat množinu obsahující množinu, co obsahuje prázdnou
      množinu - {{0}}.

          Navíc vím, že libovolné  množiny můžu sjednotit pomocí kombinace
      axiomu  dvojice  a axiomu  sumy.  Mužu  tedy  sjednotit  {0} a {{0}}
      a získat {0,{0}}. Podobně můžu získat {0,{0},{0,0}}. A nadefinovat:

      Nula je prázdná množina.
      1 je {0}
      2 je {0,{0}}
      3 je {0,{0},{0,{0}}} (tedy zkráceně {0,1,2})
      atd...

          A mám všechny  přirozená čísla. Umím příčítat  jedničku - x+1 je
      {x}  sjednoceno z x. Umím i odčítat - řeknu, že x-1 je takové y, pro
      které platí, že y+1=x.

          Abych uměl přičítat libovolné y. Musím říct, že:

      x+0 = x
      x+y = (x+1) + (y-1)

          A to stačí,  protože,  pokud y bude  různé  od  nuly,  sníží  se
      o jedna a postup ze zopakuje. To se bude dít  tak  dlouho, až y bude
      nula.

          Podobně můžu nadefinovat  odčítání,  násobení a dělění,  záporná
      čísla,  zlomky  (racionální   čísla),  reálná  čísla  a  získat  tak
      klasickou matematiku.

          Zajímavé  ale  je, že Temno  umí  víc.  Podle  axiomu  nekonečna
      existují   nekonečné   množiny.   Jednu  z  nich   jsem  už  vlastně
      nadefinoval.  Nekonečným   opakováním  operace  x+1  získám  všechny
      přirozená  čísla. Ty můžu  sjednotit do množiny a získám tak množinu
      všech přirozených čísel.  Ta se značí omega (já ji budu psát jako ).

          Tato množina je nekonečná.  Zajimavé ale je, že má přesně stejné
      vlastnosti, jako přirozená  čísla - obsahuje  všechny  menší  čísla.
      Můžu se tedy  na ní dívat  jako na  normální  číslo a zase  opakovat
      operaci x+1 a získat tak +1  atd. Mám tedy  "větší  nekonečno" než
      nekonečno?

          Jedna z metod jak zjistit,  jestli je něčeho víc (například  víc
      lidí,  než  židlí) je každého  člověka  posadit  na židli a zjistit,
      jestli  někdo  přebývá.  Podobně to můžu  zkusit i zde. Zajímavé je,
      že pokud budu  postupovat  hloupě - přiřazovat  nulu nule,  jedničku
      jedničce,  vypotřebuju  všechny  prvky   na  prvních    prvků  +1
      a na ten poslední se nedostane. Odpověď tedy zní  < +1.

          Na  druhou  stranu,  pokud  budu  chytřejší a přiřadím  nulu  ,
      jedničku nule, dvojku  jedničce atd, prvky  mi nedojdou - pro každé
      přirozené x existuje i x+1. A výsledek tedy je  = +1.

          Odpověď  tedy zní "je i není".  Proto  musím  mít  dva  přístupy
      k věci.  Ordinální  aritmetika  počítá, že x=x,  právě  tehdy,  když
      existuje  přiřazení  "hloupým"  zpusobem (tedy bez přeházení  pořadí
      prvků).  a +1 jsou potom různá čísla. Kardinální aritmetika zase
      používá chytrý zpusob, tedy  = +1 = +2 atd..

          Máme tu tedy  posloupnost  ordinálů: 1, 2, 3, .....,  +1 ,+2,
      .....+ (2*).... na  atd...

          Zatímco o kardinálech  víme,  jenom že  existuje 1, 2, 3, .....
      Múžeme se ptát:  "existuje  ještě nějaký  větší  kardinál?".  Můžeme
      zkoušet různá nekonečna.  Například  na  (to si můžeme  představit
      jako dvojice  přirozených čísel - tedy je jich víc, než racionálních
      čísel  (zlomků)). Snadno  ale  zjistíme, že těchto  čísel je stejně.
      Například  můžeme x a y vzít,  zapsat v 9  soustavě  a potom  napsat
      zasebou  oddělené 9, tedy  třeba x=7, y=8 je číslo 798.  Získáme tak
      přirozené  číslo. Tak jsme tedy přiřadili každé dvojici  prirozených
      čísel jedno přirozené číslo a víme tedy, že dvojic prirozených čísel
      je méně (nebo stejně) jako přirozených čísel.

          Goedel dokázal, že reálných čísel je víc. Dokonce zjistil, že je
      víc čísel mezi 0 a 1. To se dokáže jednoduše. Každé takové číslo lze
      zapsat jako desetiný rozvoj - tedy nekonečnou posloupnost 0-9. Pokud
      bych každému reálnému číslu přiřadil  přirozené, mohl bych je napsad
      do tabulky pod sebe:

      1 ->  0 9 4 2 3 4 5 6 7 ......
      2 ->  1 2 4 5 3 2 6 7 8 ......
      3 ->  4 5 2 6 3 4 5 6 7 ......
      ...........................

      A žádné reálné číslo by tam nechybělo. Já ale o jednom takovém vím.
      Pokud vezmu čísla z úhlopříčky

      1 ->  0 9 4 2 3 4 5 6 7 ......
      2 ->  1 2 4 5 3 2 6 7 8 ......
      3 ->  4 5 2 6 3 4 5 6 7 ......
      ...........................

          Získém nekonečnou  posloupnost  cifer. Potom můžu cifry změnit -
      například 0  přiřadit  2, 1 přiřadit 3 ... 8 přiřadit 0 a 9 přiřadit
      1. Nyní mám  číslo, o kterém  vím, že se od každého  čísla v tabulce
      liší alespoň jednou cifrou a proto tam chybí.

          Podobným   způsobem  se dá  dokázat,  že ka6dá   množina   všech
      podmnožin je větší a proto mám i nekonečně  kardinálních  nekonečen.
      Ty se  značí  aleph  (to je ),  aleph1  (to je  nekonečno  reálných
      čísel), aleph2 atd...

          Dokonce  můžeme  dokázat,  že ordinálních  čísel je víc,  než se
      vejde  do  množiny.  Protože  kdyby  existovala  množina  obsahující
      všechny  ordinály, byla by také ordinál a proto by musela  obsahovat
      i sama sebe.

          Takže  tu  máme  nekonečně  mnoho  nekonečen  a  další  zajímavé
      věci.   Některé  z nich  vedou k  zvláštním   výsledkům.   Proto  si
      mnoho  matematiků  položilo  otázku,  jestli je to  správně a jestli
      základní  axiomy  fungují.  Ví se, že axiomy  nesmí  obsahovat  spor
      - protože pokud  obsahují spor,  můžete  dokázat  cokoliv.  Proto se
      Cantor  pokoušel  dokázat  jejich  bezespornost.  Goedl ale dokázal,
      že to nejde. Pokud jsou axiomy správně, nidky to nedokážem.

          Přístup  Goedla k matematice  je  celkově  zajímavý  - je  velmi
      destruktivní,  vždy  dokázal,  že něco  nejde.  Například,  že každá
      teorie obsahující matematiku je neúplná. Cantor se velkou část svého
      života zabýval  otázkou, jestli  existuje  nekonečno mezi nekonečnem
      přirozených a reálných  čísel. Goedl  potom  dokázal že to je jedno.
      Nakonec  prohlásil, že matematiku nemá smysl  axiomatizovat a že lze
      na ni pouze nazírat. Každý  pátek se potom zavíral v temné místnosti
      a nazíral na matematiku.

          Našlo se několik  dalších  problémů.  Například  lze dokázat, že
      buďto existuje  nekonečná množina složená z konečně mnoha konečných,
      nebo  lze  kouli  rozřezat  na  konečný  počet  dílů a složit z nich
      dvě  koule.  Proto  matematici  uvažují  nad tím,  jestli  vůbec lze
      z nekonečnem takto počítat a jestli může nekonečno  existovat  někde
      pohromadě jako množina. Zatím  jediný důkaz pro toto tvrzení  udělal
      Bolzáno:

      - Věta 1: existuje  pravda o sobě  (tedy že existuje  pravda - pokud
        by pravda neexistovala, věta "pravda  neexistuje" by byla pravdivá
        a proto by pravda musela existovat. Věta "existuje pravda" je tedy
        pravdivá.

      - Věta 2: Věta 1 je pravdivá (to je samozřejmě také pravda)

      - Věta 3: Věta 2 je pravdivá (to je samozřejmě také pravda)

      .....

          tím získám  nekonečně  mnoho  vět.  Pořád to ale není  nekonečno
      pohromadě  ale  nekonečno  vzniklé  opakováním.  Aby Bolzáno  získal
      nekonečno  pohromadě, udělal  následující  obrat:  všechny tyto věty
      jsou pravdivé a proto všechny existují v mysly boha, protože bůh zná
      všechny pravdy. A proto tedy existuje aktuální nekonečno.

          Přeberte si to jak chcete, já už budu  končit...  Myslím že jsem
      toho napsal dost. Víc se dozvíte na Matfyzu.


            výheň