H.-D. Ebbinghaus

What is a mathematical proof? How can proofs be justified? Are there limitations to provability? To what extent can machines carry out mathe­ matical proofs? Only in this century has there been success in obtaining substantial and satisfactory answers. The present book contains a systematic discussion of these results. The investigations are centered around first-order logic. Our first goal is Godel's completeness theorem, which shows that the con­ sequence relation coincides with formal provability: By means of a calcu­ lus consisting of simple formal inference rules, one can obtain all conse­ quences of a given axiom system (and in particular, imitate all mathemat­ ical proofs). A short digression into model theory will help us to analyze the expres­ sive power of the first-order language, and it will turn out that there are certain deficiencies. For example, the first-order language does not allow the formulation of an adequate axiom system for arithmetic or analysis. On the other hand, this difficulty can be overcome--even in the framework of first-order logic-by developing mathematics in set-theoretic terms. We explain the prerequisites from set theory necessary for this purpose and then treat the subtle relation between logic and set theory in a thorough manner.

Das Grundwissen Mathematik, welches jeder Mathematiker im Laufe seines Studiums erwirbt, wird erst durch die Vielfalt von Beztigen zwischen den einzelnen mathematischen Theorien zu einem einheitlichen Ganzen. Querverbindungen zwischen den Einzeldisziplinen lassen sich oft durch die historische Entwicklung aufzeigen. Es ist ein Leitgedanke dieser Reihe, dem Leser deutlich zu machen, daB Mathematik nicht aus isolierten Theorien besteht, die nebeneinander entwickelt werden, sondern daB vielmehr Mathematik als Ganzes angesehen werden muB. Das vorliegende Buch tiber Zahlen weicht von den weiteren minden dieser Reihe dadurch ab, daB hier sieben Autoren und ein Redakteur dreizehn Kapitel zusammentrugen. In Gesprachen miteinander stimmten die Verfasser ihre Beitra- ge aufeinander ab, und der Redakteur bemtihte sich, diese Harmonisierung durch kritische Lektlire und Rticksprache mit den Autoren zu fordern. Die anderen Bande dieser Reihe konnen unabhangig yom vorliegenden Band studiert werden. Es ist nicht moglich, an dieser Stelle alle Kollegen zu nennen, die uns durch Hinweise unterstlitzten. Hervorheben mochten wir jedoch Herrn Gericke (Frei- burg), der vielfach half, die historische Entwicklung richtig darzustellen. K. Peters (damals Springer-Verlag) hatte erheblichen Anteil daran, daB die ersten Herausgeber- und Autorentreffen zustande kamen. Diese Zusammenktinfte wurden durch die finanzielle Untersttitzung der Stiftung Volkswagenwerk und des Springer-Verlages sowie durch die Gastfreundschaft des Mathematischen For- schungsinstitutes in Oberwolfach ermoglicht. Ihnen allen gilt unser Dank.