Als Kontinuumshypothese bezeichnet man die 1878 von Georg Cantor aufgestellte Vermutung, dass es keine Mengen gibt, die einerseits mehr Elemente als die Menge der rationalen Zahlen und andererseits weniger Elemente als die Menge der reellen Zahlen haben. (Man muss bei solchen unendlichen Mengen natürlich genau definieren, was man mit “mehr” oder “weniger” Elementen meint: dafür gibt es den Begriff der “Mächtigkeit”, den man in https://de.wikipedia.org/wiki/Mächtigkeit_(Mathematik)#Vergleich_der_Mächtigkeit nachlesen kann.

Die Kontinuumshypothese wurde 1900 von David Hilbert als 1. Problem in seine Liste von 23 Jahrhundertproblemen aufgenommen. Gelöst wurde das Problem 1963 von Paul Cohen, der mit der von ihm für diesen Zweck entwickelten Methode des “Forcing” bewies, dass die Kontinuumshypothese (im Rahmen der üblichen Zermelo-Fraenkel-Mengenlehre mit Auswahlaxiom) unentscheidbar ist, sie kann aus den Axiomen weder bewiesen noch widerlegt werden. Cohen erhielt für diese Arbeit 1966 die Fields-Medaille.

In der gestrigen Schwetzinger Zeitung findet sich nun ein Artikel ”Ehemaliger Lehrer aus Speyer löst mathematisches Jahrhunderträtsel” mit einer angeblichen Lösung des Problems. Den Zeitungsartikel hat der Problemlöser praktischerweise gleich selbst verfaßt – wozu braucht man noch Journalisten? – und schon die Darstellung des Problems läßt erahnen, dass nicht einmal die eigentliche Problemstellung erfasst wurde:

Sein Problem Nummer eins beschäftigt sich, vereinfacht gesagt, mit abzählen. Dabei geht es darum, ob sich alle Dezimalzahlen (Kommazahlen) zwischen den Zahlen 0,0 und 1,0 in der gleichen Weise abzählen lassen, wie die unendlich vielen natürlichen Zahlen 0, 1, 2, 3 …

In dieser Formulierung ginge es um die Überabzählbarkeit des Intervalls [0,1], und die wurde tatsächlich bereits 1877 von Georg Cantor bewiesen, mit dem Diagonalverfahren. Bei der Kontinuumshypothese geht es um die Frage, ob es zwischen den beiden Mächtigkeiten noch weitere Mächtigkeiten geben kann.

Ich habe nun für dieses erste Problem eine Lösung gefunden und in Buchform der mathematischen Fachwelt zugänglich gemacht. Darin beschreibe ich in kompakter Form den Weg, der mich zu meinem Resultat geführt hat und stelle das spannende Ergebnis den bisherigen Erkentnissen gegenüber. So ging die aktuelle Forschung bisher davon aus, das Problem sei unentscheidbar. Dass es doch entscheidbar ist und beide unendlichen Zahlenmengen gleich viele Elemente besitzen, habe ich in dieser Arbeit aufgezeigt – in Form eines mathematischen Beweises auf nicht einmal 20 Seiten.

Wie ich zu dieser Lösung gefunden habe? Meine Entdeckung beruht, vereinfacht ausgedrückt, auf dem verblüffenden Weg der Spiegelung der natürlichen Zahlen am Nullpunkt in alle Dezimalzahlen zwischen 0,0 und 1,0. Als ich mich in einer ersten Notiz auf einem Zettel dieser Thematik gewidmet hatte, wurde mir schnell klar, dass ich etwas ganz Besonderes entdeckt hatte.

Eine Abbildung der natürlichen Zahlen auf alle Dezimalzahlen zwischen 0 und 1 kann es nicht geben weil Cantor eben bewiesen hat, dass diese Mengen nicht gleichmächtig sind. (Mit einem durchaus nachvollziehbaren Beweis, den seitdem viele Tausende Mathematiker gelesen, verstanden und in Vorlesungen präsentiert haben.) Vielleicht hätte man bei der Schwetzinger Zeitung doch erstmal jemanden fragen sollen, der sich auskennt.

Kommentare (32)

  1. #1 rolak
    8. Mai 2023

    Entweder ein mathematisches Fiasko oder ein schlechtgelaufener ScherzVersuch zum Jubiläum der Stern/FH-Tagebücher von ´83…

  2. #2 Herr Senf
    8. Mai 2023

    ist ja mit 84 ein Hansdampf, wohl 10 Jahre am Problem “gearbeitet”
    https://www.rheinpfalz.de/lokal/speyer_artikel,-wissenschaft-popul%C3%A4r-gemacht-_arid,176488.html

  3. #3 Thilo
    8. Mai 2023

    Der Artikel ist ja von 2014, da hatte er dann auch schon dasselbe Problem gelöst.

  4. #4 schlappohr
    8. Mai 2023

    Also er hat einen Satz bewiesen, der schon vor Jahrhunderten widerlegt wurde, diesen dann verwechselt mit einem anderen Satz, der bewiesenermaßen unentscheidbar ist, und dann einen eigenen Zeitungsartikel darüber veröffentlicht.

    Da soll noch mal einer sagen, Wissenschaft sei humorlose Angelegenheit…

  5. #5 Rene Grothmann
    Eitensheim
    8. Mai 2023

    Ich empfehle zum Thema den Text von Underwood Dudley: “What to do when the trisector comes.” Findet man noch online. Ich habe selbst einen Ordner mit dem Titel “Skurriles”, voll mit “Beweisen” und “Lösungen” die mir im Laufe der Zeit zugeschickt wurden. Warum ich? Keine Ahnung.

  6. #6 Joseph Kuhn
    9. Mai 2023

    Thilo, ich weiß nicht, warum du dich immer über solche Beweise lustig machen musst. Du könntest doch erst mal nachsehen, ob er nicht das missing link für das Problem der Primzahlnachbarn liefert:
    https://scienceblogs.de/gesundheits-check/2018/04/01/primzahlzwillinge-primzahlnachbarn/

    In etwas weniger als einem Jahr könntest du dann darüber berichten.

  7. #7 Irg Endwer
    12. Mai 2023

    Nichtstun ist besser, als mit viel Mühe nichts schaffen.

    Topologe Thilo tut nichts, wenn er 10 Jahre alte Zeitungs-Artikel ausgräbt.

    Ich tue auch nichts, wenn ich Kommentare schreibe, was ich zugunsten des Konsums von nun an sein lasse.

    – “Does Newton’s Theory with Retarded potentials give rise to the motion of perihelion of Planets”

    – Verblüffend, Sir Isaac Newton hat mit einer unendlichen Kraftübertragungsgeschwindigkeit, die falsch ist, und ohne retardierte Potenziale, was seit Einstein auch falsch ist, perihelions of planets richtig berechnet … abgesehen von Mercury.

    – Erstaunlich, Terence Tao macht wie Tausende Mathematiker den gleichen Denkfehler, wenn er über die Spezielle Relativitätstheorie und time dilation bloggt.

    – Integrals are Easy: Visualized Riemann Integration in Python

    – LHC ist eine Risskanone, wenn Einstein’s 4D-Kontinuum in ein mächtigeres Kontinuum eingebettet ist.

    – …

  8. #8 sara jane
    Colchester, Essex
    12. Mai 2023

    Thank you for providing such useful information. I’ve been having trouble coming up with many questions about this topic. I’ll stick with you! papa’s freezeria

  9. #9 Bernd Nowotnick
    12. Mai 2023

    „Eine Abbildung der natürlichen Zahlen auf alle Dezimalzahlen zwischen 0 und 1 kann es nicht geben weil Cantor eben bewiesen hat, dass diese Mengen nicht gleichmächtig sind.“ – Oder vielleicht in einem geschlossenen polnischen Raum bei dem 1 als Spiegel die Mitte ist und 0 innen mit unendlich außen geschlossen?

  10. #10 Bernd Nowotnick
    14. Mai 2023

    Ich möchte im Zusammenhang mit #9 noch auf den Phythagoras auf der Fläche in der Raumzeit und dem Phytagoras im Liniengleichnis (https://www.bernd-nowotnick.de/seite/286241/liniengleichnis.html) hinweisen. In der Form │AC│*│BD│=│AB│*│CD│+│BC│*│AD versteckt sich auch der Spezialfall eines Rechtecks im Pythagoras als │AC│^2 = │AB│^2 + │BC│^2 und die Addition bzw. Subtraktion von Winkelfunktionen im Viereck wenn dabei die Diagonalen der sich gegenüber liegenden Eckpunkte A – C / B – D betrachtet werden.

  11. #11 Fluffy
    14. Mai 2023

    Eine interessante Problematik, die Thilo oben anreißt.
    Es gibt seit kurzem auch eine Replik
    in der “Schwätzinger Zeitung” mit Leserzuschriften, die sich sehr ähnlich wie Thilo äußern.
    Problematisch finde ich aber folgendes.
    Der Mann ist Dr.
    Er ist Mathelehrer.
    Ich kann leider im Internet keinen Hinweis auf den “Beweis” finden, den er sich angeblich ausgedacht hat.
    Angeblich hat er ein Buch dazu geschrieben, Googeln liefert mir aber nur Ergebnisse wie: “Honig für das Volk, eine Geschichte der Imkerei in Deutschland”. Wie witzig, Volk und Deutschland.
    Das Buch ” Die Abzählbarkeit transfiniter Zahlenmengen und das Cantorsche Kontinuumsproblem Gebundene Ausgabe – 25. Juli 2013 ” ist nicht lieferbar, als ob der Autor versucht hat, alle seine Spuren im Internet zu löschen.
    Zum Argument, die Menge der reellen Zahl ist größer als die menge der Natürlichen Zahlen, weil Cantor das bewiesen hat. Gibt es eigentlich auch einen “logischen” Beweis dafür?
    Der Beweis, den Cantor führt ist ja indirekt. Was passiert, wenn man indirekte Beweise nicht anerkennt, sondern nur konstruktive Beweise zulässt?

  12. #12 rolak
    14. Mai 2023

    Was passiert, wenn man indirekte Beweise nicht anerkennt

    a) Schulzeit: spätestens nach dem dritten Unterbrechen des Unterrichtes deswegen gibts Klassenkeile.
    b) nach der Schule: dem geistig Armen wird mitleidig die Hand geschüttelt und das Bedauern uber diesen so mißlichen Umstand deutlichst zum Ausdruck gebracht.

    Gibt es eigentlich auch einen “logischen” Beweis dafür?

    Beide Cantorschen Beweise (1873/74 bzw 1877) sind völlig logisch: wenn sich aus der Annahme der Richtigkeit einer Aussage (in diesem Falle ‘gleichmächtig’) unausweichlich ein Widerspruch ergibt, war die Annahme und ist die Aussage falsch. Da wackelt garnichts.

  13. #13 Jolly
    14. Mai 2023

    @Fluffy

    Was passiert, wenn man indirekte Beweise nicht anerkennt, sondern nur konstruktive Beweise zulässt?

    Lässt man nur konstruktive Beweise zu, wird man sich – unter anderem auch aufgrund eines gewissen Zeitmangels – nur mit endlichen Mengen beschäftigen können. Siehe hier:

    Da eine Menge mit ausschließlich konstruierten reellen Zahlen nie alle reellen Zahlen enthalten kann, betrachten Konstruktivisten immer nur konstruierbare Teilmengen der Menge aller reellen Zahlen

    Zu Cantor und seinen Argumenten:

    Konstruktivisten […] fassen die cantorschen Diagonalargumente als Konstruktionsvorschrift auf, Mengen reeller Zahlen abzählbar zu erweitern.

  14. #14 Thilo
    14. Mai 2023

    Eine Diskussion dazu hatten wir mal in https://scienceblogs.de/mathlog/2016/12/07/kontruktivismus/
    (Einer der Diskussionsteilnehmer hat es inzwischen zu einer gewissen Berühmtheit gebracht, nebenbei.)

  15. #15 rolak
    14. Mai 2023

    nur konstruktive Beweise [→] nur [mit] endliche[n] Mengen

    Wieder mal ein echter Trolly, bestenfalls erklärbar durch Verwirrung aufgrund der Klangähnlichkeit ‘konstruktiver Beweis`~’mathematischer Konstruktivismus’, doch wahrscheinlicher durch Hanlon´s bzw Occam´s Razor hinreichend umfassend erklärt. Richtig ist eher

    nur durch bekannte und konstruktive Beweise in endlicher Zeit generierte Objekte → nur endliche Mengen.

    ZB kann die Aussage ‘es gibt eine komplexe Zahl c, deren Quadrat gleich minus Eins ist’, also eine Aussage über eine ziemlich nicht-endliche Menge, lässig konstruktiv beweisen durch Angabe der Lösung ‘c=i’ und Beachten der Rechenregeln komplexer Zahlen.

  16. #16 Fluffy
    14. Mai 2023

    Solch schlagenden Argumenten (Klassenkeile) uns Autoritätsbeweisen(Cantor hat’s bewiesen) kann ich mich natürlich nicht verschließen.
    Aber was, wenn ich im Beweis die Spalten mit den natürlichen und rellen Zahlen vertausche?
    Also links alle rellen Zahlen aufzähle und rechts die natürlichen Zahlen.
    Dann stelle ich mit dem üblichen Diagonalverfahren fest: Oh! Links fehlt eine reelle Zahl. O.k. ich nehme sie und füge sie irgendwo ein. Dann entsteht wieder eine neue fehlende reelle Zahl , die ich wieder irgendwo einfüge. Das Ganze kann ich abzählbar oft wiederholen und erhalte alle reellen Zahlen.

  17. #17 Jolly
    14. Mai 2023

    @rolak

    Wieder mal ein echter Trolly

    Immer wieder nett, von dir zu lesen.

    Verwirrung aufgrund der Klangähnlichkeit ‘konstruktiver Beweis`~’mathematischer Konstruktivismus’

    Netter Versuch. Vergleiche selbst und (de)konstruiere deine eigenen Schlussfolgerungen:

    In einem konstruktiven Beweis werden die mathematischen Objekte und Lösungen von Problemen tatsächlich konstruiert.

    (Quelle ist oben verlinkt)

    Und kurz noch dazu:

    ZB kann die Aussage ‘es gibt eine komplexe Zahl c, deren Quadrat gleich minus Eins ist’, also eine Aussage über eine ziemlich nicht-endliche Menge, lässig konstruktiv beweisen

    Da wird genau eine Zahl konstruiert. Eine Aussage über eine nicht-endliche Menge ist nicht enthalten, solange man im Bereich konstruktiver Mathematik bleibt.

  18. #18 rolak
    14. Mai 2023

    Cantor hat’s bewiesen

    Nee nee, dies HalbZitat ist grob verfälschend, komplett ist “Cantor hats bewiesen und sein Beweis ist logisch wasserdicht“.

    und füge sie irgendwo ein

    Du hast also eine bijektive Abbildung ℕ⇔ℝ und möchtest links noch einen beistellen? Falls Du eine bislang ‘unbenutzte’ natürliche Zahl finden solltest, zwischen welchen beiden aufeinanderfolgenden natürlichen Zahlen ist dann Deiner Meinung nach noch Platz für sie?

    erhalte alle reellen Zahlen

    Tatsächlich? Obwohl die Neuen nur Ziffern aus {4,5} aufweisen?

  19. #19 Fluffy
    15. Mai 2023

    Du hast also eine bijektive Abbildung ℕ⇔ℝ und möchtest links noch einen beistellen? Falls Du eine bislang ‘unbenutzte’ natürliche Zahl finden solltest, zwischen welchen beiden aufeinanderfolgenden natürlichen Zahlen ist dann Deiner Meinung nach noch Platz für sie?

    Da mache ich es ähnlich, wie in Hilberts Hotel. Ich benutze zum initialen Nummerieren nur die geraden Natürlichen Zahlen. Und für jede neue Reelle Zahle nehme ich dann eine ungerade, die ich zwischen zwei geraden Zahlen einsortiere.

    Obwohl die Neuen nur Ziffern aus {4,5} aufweisen?

    Darauf ist man nicht beschränkt.
    _____________________________________
    p.s.

    Du hast also eine bijektive Abbildung ℝ⇔ℕ

    Die Sache ist etwas komplizierter. Aus dem Beweis folgt zunächst erst einmal, dass eine Reelle Zahl bei der Aufzählung vergessen wurde, aber noch nicht, dass es überabzählbar viele sind.

  20. #20 Joseph Kuhn
    15. Mai 2023

    @ Fluffy:

    Über die herausragenden Leistungen von Dr. Volker Hönig wurde bereits früher in der Weltpresse berichtet: https://www.rheinpfalz.de/lokal/speyer_artikel,-wissenschaft-popul%C3%A4r-gemacht-_arid,176488.html.

    Damit gibt es zumindest belastbare Hinweise auf die Existenz des Meisters. Er scheint demnach Mitte 80 zu sein, im besten Alter für bahnbrechende mathematische Leistungen. Allerdings haben andere schon in viel jüngeren Jahren bewiesen, dass die Erde eine Scheibe ist.

    Das vermisste Buch ist in der Deutschen Nationalbibliothek bibliografisch nachgewiesen: https://portal.dnb.de/opac/opacPresentation?cqlMode=true&reset=true&referrerPosition=0&referrerResultId=%22%5C%22Volker%22+and+%22H%C3%B6nig%5C%22%22%26any&query=idn%3D174068859

    Dieser Nachweis ist leider kein konstruktiver Beweis, jeder weiterführende Link dort führt zu einer Fehlermeldung. Somit liegt die Vermutung nahe, dass die Nationalbibliothek das Buch in ihrer Abteilung für nicht abzählbare Werke vorhält.

  21. #21 rolak
    15. Mai 2023

    Abteilung für nicht abzählbare Werke

    Kleiner TippFehler: die nennt sich ‘Abteilung für nicht weiter-erzählbare Werke’.

  22. #22 Fluffy
    15. Mai 2023

    @Joseph Kuhn
    Ein Existenzbeweis. Ja das Buch scheint zu existieren, sogar ein zweites zur Problematik, aber man kann es nicht konstruieren. Eine Kritik am angeblichen Beweis von Dr.V.H. ist also momentan leider nicht möglich, außer auf dem Niveau von Klassenkloppe.

    @all
    Wer möchte kann ja mal über folgende Fragen nachdenken.
    A) Man bilde analog zum 2. Cantorschen Diagonalverfahren anstelle der Reellen Zahlen die Gebrochenen Zahlen p/q ℚ auf die Natürlichen Zahlen ab und verwende dafür wegen der Definiertheit das erste Cantorsche Diagonalverfahren und konstruiere dann die “Diagonalzahl” z. Diese ist in der Menge ℚ nicht enthalten.
    Wie löst man den Widerspruch, dass ℚ eventuell doch nicht abzählbar ist?
    Offenkundig(?) oder logisch(?) ist die Zahl z keine gebrochenen Zahl. Da das Verfahren zur Konstruktion von z voll definiert ist, kann man diese angeben, also berechnen. Wie lautet diese Zahl?

    B Man wiederhole das Verfahren mit der Menge der Reellen Zahle ℝ . Es entsteht eine “Diagonalzahl” z*.
    Der Widerspruch wird üblicherweise gelöst, indem gefolgert wird, ℝ ist überabzählbar.
    Aber! Ist diese Zahl z* überhaupt eine Reelle Zahl?
    Man erwarte jetzt nicht von mir, dass ich diese Frage offensichtlich beantworten kann.
    Reelle zahlen werden ja üblicherweise über den Dedekindschen Schnitt definiert. Existiert also zu z* eine nach oben begrenzte offene Menge M von rationalen Zahlen, deren Elemente der Ergänzungsmenge zu den rationalen Zahlen alle größer sind als die Elemente von M ?
    (siehe auch Wikipedia: Dedekindscher Schnitt)

  23. #23 Jolly
    15. Mai 2023

    @Fluffy

    A)

    Wie löst man den Widerspruch, dass ℚ eventuell doch nicht abzählbar ist?

    Da ist kein Widerspruch. Mit dem Diagonalverfahren läßt sich halt nur der Beweis für das ein oder andere (abzählbar oder überabzählbar) nicht führen.

    Offenkundig(?) oder logisch(?) ist die Zahl z keine gebrochenen Zahl.

    Offenkundig wird das erst, bzw. logisch folgern kann man das erst, wenn man auf andere Art einen Beweis für die Abzählbarkeit von ℚ hat (z.B. Cantors erstes Diagonalverfahren).

    B)

    Ist diese Zahl z* überhaupt eine Reelle Zahl?

    Ja, weil z* eine unendliche Reihe ist, nämlich die Summe aus den Ziffern mal der zugehörigen Zehnerpotenz.

    Was in A also noch zu zeigen gewesen wäre, ist in B tatschächlich offensichtlich, dass die jeweils konstruierte Diagonalzahl zur Ausgangsmenge gehört.

  24. #24 Fluffy
    16. Mai 2023

    @#26
    Finde ich ganz einleuchtend.
    Danke für die Antwort

  25. #25 Helmut Sperber
    Erlangen
    17. Mai 2023

    Hallo, ich bin bereits am 6. Mai über den Artikel gestolpert. Ich habe ihn zunächst für einen Scherz gehalten, da es für mich unvorstellbar war, dass ein Dr. und Mathematiker so etwas behaupten kann. Entsprechend habe ich auch an die Redaktion geschrieben.
    Mit der von Hrn. Hönig erwähnten Spiegelung ist vermutlich folgendes gemeint (an Beispielen):
    1 → 0,1
    2 → 0,2
    37 → 0,73
    286 → 0,682
    Damit bekommt man eine Abzählung aller endlichen Dezimalzahlen zwischen 0 und 1 (eine echte Teilmenge der rationalen Zahlen). Man findet diese Methode auch irgendwo im Internet. Wie man davon ausgehend eine Abzählung aller reellen Zahlen bekommt, bleibt das Geheimnis von Hrn. Hönig.

  26. #26 Bernd Nowotnick
    17. Mai 2023

    Wenn auf Grund eines Beobachters die Zählschritte der reellen und der ganzen Zahlen zueinander senkrecht sind, so haben wir außer bei 0 und bei 1 etwas dazwischen.

  27. #27 Numerophobiker
    17. Mai 2023

    Ja, dazwischen den Ohren befindet sich manchmal ein Gehirn.
    Diese Menge ist nicht disjunkt.

  28. #28 Bernd Nowotnick
    17. Mai 2023

    Sind nun das zwischen den Ohren und die Relativitätstheorie mit der Quantenmechanik verschränkt oder disjunkt?

  29. #29 Fluffy
    22. Mai 2023

    p.s.
    @Thilo
    Kannst die Spam Kommentare nicht wenigstens aus der
    Letzte Kommentare Liste löschen?

  30. #30 Bernd Nowotnick
    23. Mai 2023

    # 27/29 Ich meine mit der Verschränkung zwischen den Ohren „Im Anfang war das Wort.“ die Symmetrische Gruppe, aber zweidimensional gibt es ein gutes Beispiel in: https://www.spektrum.de/news/nichtabelsche-anyonen-auf-quantenprozessor-simuliert/2138241

  31. #31 Bernd Nowotnick
    6. Juni 2023

    Noch ein Hinweis zu #30:

    Die Funktion des Geldes basiert auch auf dem Prinzip eines Gedächtnisses. In der Funktion ist sein Inhalt mit einem Abbild hinterlegt. Der Inhalt und das Abbild unterscheiden sich im Zustand am Ort der Betrachtung. Während der Inhalt des Ortes nach dem Pauli-Prinzip den Ort auf Distanz zum nächsten Inhalt hält lässt sich dessen Abbild verdichten und Gemeinsamkeiten bilden. Dieses Prinzip ermöglicht auch den Aufbau von Atomen. Grund für dieses Verhalten ist die Wellenfunktion des Geldes, da bei einer Vertauschung der Inhalte die Funktion des Gesamtsystems ein negatives Vorzeichen bekommt. Beim Geld kommt aber noch nach einer Vertauschung eine Verschiebung in der Phase dazu, so dass neben dem Faktor 1 und -1 ein komplexer Wert eiᵠ möglich wird. Auch wenn das Geld in seiner Funktion nicht als Elementarteilchen aufritt so sind doch in der Gesellschaft anyonische Zustände möglich. So ist beim Zusammenspiel aus mehreren Teilchen eine Anregung möglich die sich wie ein einziges Teilchen verhält, also beispielsweise 1,98€ gegen 1kg Äpfel zu tauschen.

  32. #32 Bernd Nowotnick
    6. Juni 2023

    zu #31: eiᵠ -> e^iᵠ