zde - Univerzita Karlova

zde - Univerzita Karlova zde - Univerzita Karlova

24.02.2015 Views

dopise od Dedekinda, který právě obdržel, zvláště pak po upozornění, že algebraická reálná čísla lze očíslovat přirozenými čísly, však změnil zásadně názor na důležitost této otázky. Nikoliv kladná, ale záporná odpověď na ni by totiž byla poznatkem navýsost zajímavým. Kdyby pro nic jiného, tak už jen proto, že by tím byl podán nový a naprosto neobvyklý důkaz existence (to znamená uskutečnitelnosti) reálného čísla, které není algebraické. (Poprvé existenci nealgebraického čísla dokázal Liouville v roce 1840. Jeho důkaz se opírá o zkoumání kořenů algebraických rovnic a jejich rozložení na číselné ose.) Po obdržení tohoto dopisu změnil i Dedekind názor na význam položené otázky. V dopise ze dne 7. prosince 1873 píše Cantor Dedekindovi: V posledních dnech jsem měl čas pečlivěji zkoumat tvrzení, o němž jsem Vám psal. Teprve dnes, jak se mi zdá, jsem ukončil tuto záležitost. Abych se nedočkal rozčarování, uvážil jsem, že není shovívavějšího soudce nad Vás. Proto si dovoluji předložit Vám k posouzení to, co jsem se všemi nedokonalostmi provázejícími pracovní verzi načrtl na papír. Dále pak následuje první důkaz tvrzení, podle něhož přirozenými čísly nelze očíslovat všechna reálná čísla. Po několika zjednodušeních má důkaz tohoto tvrzení následující podobu: Nechť a 1 ,a 2 ,...je posloupnost reálných čísel. Dokážeme, že v kterémkoliv intervalu [x 0 ,y 0 ], kde x 0 < y 0 , reálných čísel existuje (to znamená lze uskutečnit) reálné číslo, které se v této posloupnosti nenachází. Nejprve vytvoříme posloupnosti x 0 ,x 1 ,x 2 ,..., y 0 ,y 1 ,y 2 ,... reálných čísel, a to tak, že budou-li již uskutečněna čísla x 0 ,x 1 ,...,x n−1 , y 0 ,y 1 ,...,y n−1 , pak zvolíme x n ,y n tak, aby platilo x n−1

Dedekindova poznámka o tom, že algebraická reálná čísla lze očíslovat přirozenými čísly, podnítila Cantora k dosažení posledního výsledku. Příběh, který vypravujeme, jsme mohli podstatně zkrátit. Vždyť podobně jako v jiných knihách zabývajících se teorií množin jsme mohli (nebo dokonce snad měli) pouze vznést otázku, kterou si Cantor položil, a předvést, jak na ni odpověděl. Všechno ostatní bylo vlastně nadbytečné a mohli jsme si to odpustit; v těchto rozpravách přece nejde o dějepis matematiky, ale o vývoj jejích idejí. Jenže kdybychom to učinili, pak bychom si zase nemohli položit otázku, jak je možné, že Cantor shora uvedený důkaz nepodal hned, jakmile si příslušnou otázku položil. Vždyť tento důkaz je až průzračně jednoduchý, a je tedy nepochopitelné, že na něj Cantor přišel až po několika letech, v nichž prováděl neplodné úvahy. Tento příběh jsme vyprávěli proto, abychom na něm předvedli podivuhodný psychický jev, který by bylo možno nazvat uvíznutím matematického uvažování ve smyčce. Cantor totiž původně nechtěl dokázat, že očíslování všech reálných čísel přirozenými čísly není možné, ale naopak chtěl takové očíslování nalézt. Jeho podvědomí si to totiž z důvodů obtížně vysvětlitelných přálo. Chytilo ho tak do smyčky, která mu nedovolovala odvrátit zrak od úvah, které prováděl, i když k cíli nevedly. Tato smyčka ho škrtila několik roků, než ho z ní nevinná Dedekindova poznámka vysvobodila. Takovéto uvíznutí matematických úvah ve smyčce není vůbec jevem ojedinělým, ale naopak neustále ohrožujícím každou tvůrčí matematickou činnost. Matematik v ní může někdy být tak uvězněn, že nedělá nic jiného, než že každý den znovu a znovu opakuje tytéž úvahy, o nichž ví, že k cíli nevedou. Není pochyb, že každý tvůrčí matematik o této smyčce ví a také ví, jak obtížné je vymanit se z ní, když se do ní chytí. Náš prosincový příběh z roku 1873 však ještě ani zdaleka nekončí. Aby Cantorův výsledek mohl dojít všeobecného uznání, musel ho ještě schválit führer německé matematiky. Cantor se tedy vydal na cestu do Berlína a žádal o přijetí u Weierstrasse. Ten ho přijal 23. prosince a z Cantorových výsledků vzal na vědomí pouze to, že jde o algebraická reálná čísla. Doporučil Cantorovi, aby pod názvem Über eine Eigenschaft des Inbegriffes alles reellen algebraischen Zahlen uveřejnil výsledek týkající se existence nealgebraického reálného čísla v časopise J. für die reine und angew. Mathematik. Ještě během Štědrého dne Cantor tento článek napsal a odeslal ho do uvedeného časopisu, kde vyšel v roce 1874. To vše pak napsal Dedekindovi v dopise ze dne 25. prosince. 81

dopise od Dedekinda, který právě obdržel, zvláště pak po upozornění,<br />

že algebraická reálná čísla lze očíslovat přirozenými čísly, však změnil<br />

zásadně názor na důležitost této otázky. Nikoliv kladná, ale záporná odpověď<br />

na ni by totiž byla poznatkem navýsost zajímavým. Kdyby pro<br />

nic jiného, tak už jen proto, že by tím byl podán nový a naprosto neobvyklý<br />

důkaz existence (to znamená uskutečnitelnosti) reálného čísla,<br />

které není algebraické. (Poprvé existenci nealgebraického čísla dokázal<br />

Liouville v roce 1840. Jeho důkaz se opírá o zkoumání kořenů algebraických<br />

rovnic a jejich rozložení na číselné ose.)<br />

Po obdržení tohoto dopisu změnil i Dedekind názor na význam položené<br />

otázky.<br />

V dopise ze dne 7. prosince 1873 píše Cantor Dedekindovi:<br />

V posledních dnech jsem měl čas pečlivěji zkoumat tvrzení,<br />

o němž jsem Vám psal. Teprve dnes, jak se mi zdá, jsem ukončil<br />

tuto záležitost. Abych se nedočkal rozčarování, uvážil jsem, že není<br />

shovívavějšího soudce nad Vás. Proto si dovoluji předložit Vám<br />

k posouzení to, co jsem se všemi nedokonalostmi provázejícími<br />

pracovní verzi načrtl na papír.<br />

Dále pak následuje první důkaz tvrzení, podle něhož přirozenými<br />

čísly nelze očíslovat všechna reálná čísla. Po několika zjednodušeních má<br />

důkaz tohoto tvrzení následující podobu:<br />

Nechť a 1 ,a 2 ,...je posloupnost reálných čísel. Dokážeme, že v kterémkoliv<br />

intervalu [x 0 ,y 0 ], kde x 0 < y 0 , reálných čísel existuje (to znamená<br />

lze uskutečnit) reálné číslo, které se v této posloupnosti nenachází.<br />

Nejprve vytvoříme posloupnosti x 0 ,x 1 ,x 2 ,..., y 0 ,y 1 ,y 2 ,... reálných<br />

čísel, a to tak, že budou-li již uskutečněna čísla x 0 ,x 1 ,...,x n−1 ,<br />

y 0 ,y 1 ,...,y n−1 , pak zvolíme x n ,y n tak, aby platilo<br />

x n−1

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!