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Page 1
View in PDF(opens in a new window)VAC HERAT OKE
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Zenon und die Grundlagenkrise der griechischen \
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Mathematik.
Von
B.L. van der Waerden in Leipzig.
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Was war der Zweck der berühmten Antinomien des Zenon? Nach der
landläufigen Meinung, die wohl auf Elias?) zurückgeht, wollte Zenon die
Möglichkeit der Bewegung widerlegen. Demgegenüber hat Paul Tannery?)
im Rahmen seiner naturphilosophischen Deutung der eleatischen Philosophie
geltend gemacht, daß Zenon doch kein Skeptiker sei. Zenon habe keineswegs die Bewegung verneint, sondern sein Ziel sei, die Pythagoreische
These zu widerlegen, nach der die Körper, die Flächen und die Linien Vielheiten, nämlich Vielheiten von Punkten seien. In diesem Sinne aufgefaßt,
erscheinen ihm die Argumente Zenons „nets, pressants, irréfutubles“ und in
ihrem Erfolg durchschlagend,
Von diesen Ansehauungen Tannerys sind die Philologen inzwischen (aus
guten Gründen, wie sich zeigen wird) allgemein ubpekounnen, aber cine Reihe
von Philosophen und Mathematikern haben sie freudig aufgenommen und
weiter uusgestaltet, Bo schien Zenon eine immer größore Bedeutung für die
Geschichte der Mathematik zu erlangen, indem er angeblich weit verbreitute
infinitesimale Schlußweisen als Fehlschlüsse entlarvt und so den Weg für die
exakte Matheritik dex vierten Jahrhunderts vorbereitet habe.
Aun schärfsten pointiert, um nicht zu sagen dratmatisiert, tritt diese Auffassung bei Hasse und Scholz) hervor, die ein lebendiges und auf den ersten
Blick sehr ansprechendes Bild von einer Grundlagenkrisis der Mathematik im
frühen füuften Jahrhundert entwerfen, in dem Zenon die zentrale Rolle spielt.
Sie stellen die Hypothese auf, daß „die Pyihagoreer“, die ihre These „Alles ist
Zahl durch die KMatdeckung des Errationalen gefiihrdet sahen, diese These
durch die Auffassung einer Strecke als Aggregat von unendlich vielen unendlich
kleinen Teilstrecken retten wollten. Sie vermuten weiter, daß auch die Mathematik auf den geführlichen Seitenweg des „Unendlichkleinen“ geraten war.
Sie behaupten schließlich, slab Zenon durch seine unerbittliche Kritik die
Mathematik wieder in die Balin der wissenschuftlichen Strenge zurückgerufen
hat. Zenon, der „unter dem Einfluß der Autorität des Aristoteles über zwei
Jahrtausende nur als ein scharfsinniger Sophist und Urheber von geistreichen
1) Vgl. Diels, Die Pragmento der Vorsokratiker, Zonon A 15.
2) P. Tannery, Pour histoire do In seienco helléne. Paris 1887.
3) 1. Masse u. IH. Scholz, Die Grundingonkrists coe geicehiachon Mathomatik.
Bertin, Pun-Bücherei, 1028,
Mathematische Anualen.
Page 2
View in PDF(opens in a new window)Trugschlüssen gegolten hat“, sei in Wirklichkeit „der Schicksalsmensch der
antiken Mathematik in der Stunde ihrer größten Krisis‘‘.
Verschiedene Mathematikgeschichtler, wie Enriques und Dyksterhuis,
haben sich, mit mehr oder weniger Reserve, den Anschauungen von Tannery,
Hasse und Scholz angeschlossen. Ich glaube aber, die Unhaltbarkeit dieser
Hypothesen, soweit sie Zenon und seine Zeit betreffen, nachweisen
zu können.
Die Pythagoreerfrage lasse ich dabei ganz außer Betracht, da ich davon zu wenig
verstehe. Das Verhältnis Zenons zum Unendlichkleinen und zur Grundlagenkrisis der griechischen Mathematik kann aber, wie ich glaube, unabhängig
davon geklärt werden.
Unter „Infinitesimalmathematik‘“ verstehe ich jede Verwendung einer
fingierten Zerlegung der Raumgrößen (Strecken, Flächen usw.) in unendlich
kleine Teile zu mathematischen Herleitungen.
Ich werde nun in doppelter
Weise zeigen, daß Zenon und die Infinitesimalmathematik nichts miteinander
zu tun haben. Zuerst wird der Nachweis von der Philosophie des Zenon her
geführt. Es wird gezeigt, daß die Tannerysche Interpretation zu dem, was wir
authentisch von der eleatischen Philosophie wissen, in Widerspruch steht,
daß sich bei genauer Betrachtung in den überlieferten Zenonfragmenten keine
Spur von einer Polemik gegen die Zerlegung einer Strecke in kleinste oder
unendlich kleine Teile findet, und daß die Worte des Aristoteles sogar direkt
gegen eine solche Auffassung der Zenonschen Antinomien sprechen. In diesem
Teil der Beweisführung lehne ich mich eng an das vorzügliche Werk von Calogero*) an.
Calogero hat gezeigt, daß man die Absichten Zenons von der
eleatischen Philosophie her viel besser verstehen kann als von der Infinitesimalhypothese aus. Zenon war weder ein Sophist, noch ein ,,Schicksalsmensch der
antiken Mathematik“, sondern ein eleatischer Philosoph und Dialektiker, was
die Antike auch niemals bezweifelt hat.
Der zweite Nachweis geht von der Mathematik aus. Es wird untersucht,
welchen Inhalt eine Infinitesimalmathematik zur Zeit Zenons haben könnte,
welche Probleme den Anlaß zur Anwendung von Infinitesimalmethoden hätten
geben können, und welche historischen Hinweise auf solche Methoden wir
haben, alles mit eindeutig negativem Ergebnis.
Es gibt keine historische
Nachricht über eine Infinitesimalmathematik,vor 450, und es ist auch in keiner
Weise einzusehen, wieso und wozu es eine solche Mathematik geben sollte.
Die Grundlagenkrisis der griechischen Mathematik hat in der Tat nichts
mit Zenon zu tun und ist vermutlich viel später zu datieren. Sie geht nicht von
der Widerlegung des Infinitesimalen, sondern von der Entdeckung des
Irrationalen aus. Ich werde noch genauer zeigen, wie die Entdeckung des
Irrationalen die Mathematik am Anfang des vierten Jahrhunderts zu einer
radikalen Revision ihrer Begriffe und Umgestaltung der Methoden zwang.
4} Calogero, Studi sull’ eleatismo, Publ. Scuola di Filos, di Roma, 1932.
Page 3
View in PDF(opens in a new window)Zum besseren Verständnis der folgenden Ausführungen füge ich hier eine
kleine Zeittafel ein.
Zeittafel.
Zenon von Elea + 465,
se Bis Fes eine Generation später.
Archytas von Tarent
| |
Theodoros von Kyrene {~~
’
Theaitetos von Athen 7 367,
Eudoxos von Knidos 7 355,
Eudemos (Schiiler des Aristoteles),
Euklid + 300,
Archimedes | 212.
$ 1.
Die Antinomien der Bewegung.
Zénon n'a nullement nié le mouvement (ce n'est pas un sceptique), il
a seulement affirmé son incompatibilité avec la croyance de la pluralité‘
schreibt Tannery. Ahnlich meinen Hasse und Scholz, daB es Zenon nicht um
die Leugnung der Bewegung zu tun ist, sondern: „Diese Paradoxie” (des
fliegenden Pfeils) ,,hat die ad absurdum zu führende Voraussetzung einer Zeitstrecke als eines Aggregats von unendlich vielen Zeitpunkten zur Voraussetzung.“
Nach diesen (und erstaunlich vielen anderen) Autoren hätte also Zenon
folgendermaßen geschlossen: Wenn die Hypothese der Vielheit (etwa die Auffassung einer Raum- oder Zeitstrecke als einer Vielheit von kleinsten Teilen)
richtig wäre, so wäre keine Bewegung möglich; da wir aber sehen, daß Bewegung
stattfinden kann, ist die Hypothese der Vielheit zu verwerfen.
Aber so kann Zenon unmöglich geschlossen haben, betont Calogero mit
Recht.
Zenon kann nicht von der Realität der Bewegung als feststehender
Tatsache ausgegangen sein, da er als Eleat diese Realität unmöglich anerkennen
konnte5)! Zenon ist doch (nach dem Zeugnis Platons im Dialog Parmenides)
5) Mit beißendem Spott schreibt Calogero (S. 114—115): „Ma Passurdo di questa
interpretazione si chiarisce immediatamente, appena si pensi che, a questo modo, Zenone
sarebbe venuto a dire che l’unica maniera di poter giustificare la realtà del moto era
quella di negare il molteplice e di ammettere l’uno: solo Puno, cioè, poteva veramente
muoversi! Che sarebbe stato, davvero, un modo singolare di venire in soccorso del
l’immobilità dell’ ente parmenideo. Eppure, per strano che paia, questo tipo di collocazione sistematica della polemica zenoniana è pur quello che, esplicito o implicito,
appara in molti dei più autorevole e moderni interpreti, anche se spesso accostato ©
confusi con altri motivi critici con esso in realtà inconciliabili.
Page 4
View in PDF(opens in a new window)ein treuer Schüler des Parmenides, und Parmenides behauptet in seinem
authentischen Lehrgedicht ausdrücklich, daB das Seiende sich nicht bewegt,
oder an anderer Stelle noch deutlicher, daß jede Veränderung des Ortes ein
leerer Name, eine bloße Einbildung der Sterblichen sei $).
So wie Tannery ihn deutet, hat Zenon es also bestimmt nicht gemeint.
Aber was war dann seine Absicht? Eine gewisse Schwierigkeit ergibt sich aus
dem bestimmten Zeugnis Platons (im Parmenides), Zenon wolle mit seiner
Schrift ausschließlich die Hypothese der Vielheit widerlegen, und alle seine
verschiedenen Beweisgründe dienten nur dem einen Zweck.
Wollte man in
aller Strenge daran festhalten, so bliebe (nach Calogero) nur die Annahme
übrig, daß die überlieferten vier Bewegungsaporien zusammen nur das eine
Glied einer Antinomie bilden, indem in ihnen gezeigt wird, daß das Seiende,
wenn es Vieles ist, sich nicht bewegen kann. Im anderen (nicht überlieferten)
Teil der Antinomie müßte dann gezeigt werden, daß das Seiende, wenn es
Vieles ist, auch nicht ruhen kann.
Diese Auffassung erscheint aber recht
gezwungen; es liegt viel näher, die Äußerung der Platonischen Dialogperson
Zenon mit einem Körnchen Salz zu genießen und anzunehmen, wie es das
spätere Altertum auch immer getan hat, daß Zenon, um die Thesen seines
Lehrers allseitig zu stützen, seinen vielen Beweisgründen gegen die Vielheit
noch vier Beweisgründe gegen die Möglichkeit der Bewegung hinzufügte.
Diese ungezwungene Interpretation steht auch am besten in Einklang mit den
Worten: „Vier sind die Argumente Zenons über die Bewegung“, mit denen
Aristoteles seinen Bericht über die vier Bewegungsaporien anhebt.
Da dieser Bericht des Aristoteles unsere einzige Quelle für die Bewegungsaporien darstellt, wollen wir ihn wörtlich zitieren 7).
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entweder in Ruhe oder in Bewegung
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ihm selbst gleichen Raume aufhält,
wenn
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ferner
Jetzt ist,
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dann müßte der in
Bewegung befindliche Pfeil unbewegt
sein.
$) H. Diels, Die Fragmente der Vorsokratiker, Parmenides B 8, Die zitierte ‚Stelle
heißt wörtlich: ré adv örou(e) Botas, boca
Aooroi
uatiderto
menoutétes siva:
dl... . zo ténou dhldoosr ...
7) Text nach Diels, Fragmente. Die Übersetzung wurde mir von Herrn Gadamer
Page 5
View in PDF(opens in a new window)Dies aber ist falsch. Denn nicht
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ist die Zeit aus den unteilbaren Jetzt
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zusammengesetzt, ebenso wenig wie
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irgend eine andere Größe.
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Vier sind die Argumente Zenons
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über die Bewegung,
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die den Aufreiten: erstens das, welches die Bewegung leugnet, weil das Bewegte
immer
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bis
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Ende — woriiber wir in den vorangegangenen Erörterungen gesprochen
haben.
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Er lautet so, daß das langsamste
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Wesen in seinem Lauf niemals von
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Géov Und tod taytotov’
yap Gvayxatov eBetv
Eurpoofev
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Zweitens der sogenannte Achilles.
dem allerschnellsten eingeholt werden
könne.
Vorher nämlich müßte der
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Verfolger
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dorthin kommen, von wo der Flie-
¿ori Sì xat outros 6 abroc Abyos TÓL
hende schon losgelaufen sei, so daß
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Langsamere
notwendig
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Stück voraus sein müsse. Auch dieses
yedoc.
Argument ist mit dem der Halbierung
identisch,
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jeweils neu hinzugenommenen Strecke
nicht
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Das dritte ist das eben genannte,
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Tdv ‘ das aber nur von der Annahme her,
Xp0vov ouyxsiodar x Tüv vov uh
daß die Zeit aus Jetztpunkten zuBatver
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Axufavev
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sammengesetzt sei; wenn das nämlich
nicht zugegeben wird, wird der ganze
Beweis nieht herauskommen.
Page 6
View in PDF(opens in a new window)Das vierte ist das über die sich
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im Stadion in entgegengesetzter Rich-
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gleich groBen Teilchen, von denen
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die einen vom Ende des Stadion,
Yoov sivar xpóvov räL SizAaclan Tèv
die anderen von der Mitte aus mit
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bewegen sollen. Hier, meinte er, ergäbe
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sich, daß die halbe Zeit der doppelten
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Zeit gleich sei. Der Fehler liegt darin,
xpövov.
daß man meint, die gleiche Größe betoito $ tori beüßoc.
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ÉorTaouv ol Eoté&teg tao. byxor ¿ip
wege sich mit gleicher Geschwindig-
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keit in der gleichen Zeit ebenso an
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einer selber bewegten wie an einer
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stehenden Größe vorbei.
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ist falsch.
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die stehenden gleichen Teilchen, ferner
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Zum Beispiel seien AA
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mit den ersten gleich an Zahl und
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ouußatver Ôn 76 roro B dua Ent
tor Zoyaroı slvar nal cò meGrov T,
Erstreckung,
Tap XANAX xivovpeviv.
Ende anfangende, ebenfalls an Zahl
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schließlich
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vom
DE xa ro Y mapa névra ra B dıskernund Erstreckung diesen ersten gleich
Außkvar,
<A>
und gleich schnell wie die B. Dann
Auion Gore qutovv civat tov ypóvov"
ergibt sich offenbar, daß das erste B
Toov yap éxatepdy dor: map’ Exactov.
gleichzeitig am Ende ist wie das
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A
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de B
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A
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ua dì ouußatver ta B rapa rávra
erste T, wenn sie sich aneinander
cà I mapernrvOévat dua yap ¿oral
vorbeibewegen.
tò xpdtov I xat to roürov B èm
daß zwar das T' an allen B vorbeitots évavriows écydrotc, loov ypóvov
gekommen ist, das B aber nur an der
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Hälfte der A, so daß die Zeitdauer
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Es ergibt sich aber,
Rep TOV A, So nor, duc To dupdtepa
dieser Bewegung nur die halbe ist.
looy ypévov mapd ta A ytyveodas.
Die gleiche Zeit benötigt ja ein jedes
von ihnen im Vorbeimarsch an jedem
einzelnen. Zugleich aber ergibt sich,
daß das erste®) B an allen F' vorbeigekommen ist, denn gleichzeitig werden das erste I’ und das erste
B an
den entgegengesetzten Enden sein,
weil beide in der gleichen Zeit an den
A vorbeikommen.
8) Im Text steht ,die B“, was aber keinen Sinn ergibt.
Page 7
View in PDF(opens in a new window)Man hat vielfach versucht, in diese~vier Beweisgriinde eme Systematik
etwa folgender Art hineinzubringen: In den ersten beiden wird die Annahme
gemacht, eine Raum- oder Zeitstrecke sei unendlich teilbar, in den letzten
beiden dagegen die, die Teilung führe einmal zu letzten, indivisiblen Teilen.
Diese Systematik ist aber im überlieferten Text nicht zu finden, sondern erst
von den Kommentatoren hineingebracht.
Aristoteles zeigt zwar, daß die
ersten beiden Aporien auf demselben Grundgedanken beruhen, aber doch nur,
um sie gemeinsam widerlegen zu können (,, 607 dveyun xal mv Ader elvaı
any adehv“). Zenon aber setzt die unendliche Teilbarkeit nicht voraus, sondern
er beweist sie durch fortgesetzte Halbierung. Aus der schlichten Tatsache,
daß jede Strecke eine Mitte besitzt, leitet er die Unendlichkeit ab, die er für
seinen Beweis braucht. In der zweiten Aporie, dem Achilleus, konstruiert er
in anderer Weise eine unendliche Folge von Augenblicken. Auch in anderen
Zenonischen Aporien wiederholt sich dieses typische Schlußverfahren: Einerseits führt die Wiederholung eines bestimmten Schlusses zu einer unendlichen
Folge, andererseits ist eine fertige, „seiende‘“ Unendlichkeit nicht denkbar
(vgl. vor allem Fragment 3 bei Diels).
Auch beim fliegenden Pfeil ist die Voraussetzung, daß die Zeit eine Vielheit
von Momenten sei, nicht im Text der Aporie zu finden, sondern erst in. der
Aristotelischen Auflösung.
Aristoteles sagt: „Die Aporie beruht auf der
Voraussetzung, daß die Zeit aus einzelnen Jetzt bestehe; wenn das aber nicht
zugegeben wird, wird der ganze Beweis hinfällig. Diese Bemerkung ist, wie
aus dem ganzen Zusammenhang hervorgeht, als Kritik gemeint, nicht als
Wiederholung einer von Zenon ausdrücklich gemachten Voraussetzung.
Zenon macht einen Fehlschluß‘“, heißt es ja auch kurz vorher bei der Besprechung derselben Aporie. Das bewußte Ausgehen von einer falschen Voraussetzung, wie es beim indirekten Beweis immer geschieht, ist (auch für
Aristoteles) kein Fehlschluß. Bei Zenon ist von einer Zerlegung der Zeitspanne
in einzelne Momente, soviel wir wissen, nicht die Rede?).
9) In der Tat kann man nach Calogero, auch ohne eine solche Zerlegung vorauszusetzen, Zenon sehr gut verstehen. Für ihn, wie für Parmenides, ist Sein — jetzt sein.
Ein Werden und ein Gewordenes gibt es nicht; das Werden ist mit dem Begriff des
Seins unverträglich. Von dieser Grundüberzeugung der eleatischen Philosophie kann
Zenon aber bei seiner Beweisführung nicht ausgehen, denn sie ist ja erst durch die
Aporie zu beweisen. Wohl aber kann er davon ausgehen, daß Sein = jetzt sein ist,
denn das liegt für ihn in der Wortbedeutung selbst. Da nun der Pfeil im Jetzt nicht
von der Stelle kommt, kann er sich jetzt nicht bewegen. Da er aber immer im Jetzt
ist, muß er dauernd ruhen. Diese Deutung hat den Vorteil, daß sie nichts hineininterpretiert, was nicht im Aristotelischen Text ausdrücklich dasteht. Die Widerlegung des Aristoteles geht von der entgegengesetzten Grundüberzeugung aus, wonach Sein bedeutet
Sein in der Zeit.
Demgemäß fragt Aristoteles: Wieso soll
daraus, daß der Pfeil jetzt nicht von der Stelle kommt, folgen, daß er auch mit
der Zeit nicht von der Stelle kommt?
Der Schluß wäre doch nur berechtigt, wenn
Page 8
View in PDF(opens in a new window)Es ist sehr verständlich, daB die Philosophen, die sich um die Auflésung
der Zenonischen Paradoxien bemiihten, dabei auf die Frage nach der Natur
des Kontinuierlichen stießen, oder daß umgekehrt diejenigen, die die Natur des
Kontinuums bestimmen wollten, genötigt waren, sich mit den Zenonischen
Aporien auseinanderzusetzen.
Auch Zenon mag sich über das Kontinuum
Gedanken gemacht haben, aber die Bestimmung der Natur des Kontinuierlichen war sicherlich nicht das Ziel seiner Beweisführungen, sondern er bediente
sich der Gegenüberstellung des Zeit- und des Raumkontinuums nur als Mittel,
um eine Unendlichkeit: zu erhalten und damit zu einem Widerspruch zu kommen.
Oder sollte es sich anders verhalten mit jenem teilweise authentischen
Fragment, in dem Zenon die räumliche Natur des als Vielheit vorausgesetzten
Seienden untersucht, um zu zeigen, daß man sich dabei in Widersprüche verwickelt? Wir geben hier den Text, wie er sich bei Simplikios findet, mit der
Übersetzung von Kranz unter Berücksichtigung einer Bemerkung aus der
Rezension von O. Becker (Quellen u. Studien Bd. 4, 8. 153).
1. Simpl. Phys. 140, 34. 7 32 xatà
péyefoc
[nämlich
&reıpov
gBSerke]
1. Das der Größe nach Unendliche legte er vorher (vor fr. 3) nach
TpÔTEpOV ATX THY adTHY ÉTLHELONOLV.
demselben Beweisgang dar. Er zeigt
npodeléxc yao dr ‘et un Eyot pézuerst, daB wenn das Seiende keine
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Größe besitze,
“el Sì ÉoTtiv, dvdyan
Dann fährt er so fort: Wenn es aber
Éxaotov
es auch nicht sei.
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ist,
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jeder Teil eine gewisse Größe und
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Dicke und Abstand der eine vom anyovrog è adrös Adyos. xal yap
deren haben. Und von dem vor jenem
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liegenden Teile gilt dieselbe Behaupavtod ti. Suorov IN Toro drag
tung.
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Größe haben und es wird ein anderer
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vor ihm liegen. Die gleiche Behauptora, cite Erepov mode Erepov
tung gilt nun ein für allemal?®, Denn
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kein derartiger Teil desselben {des
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Ganzen) wird die äußerste Grenze
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bilden, und nie wird der eine ohne
Hore un éyerv peyedos, peydàa
Beziehung zum anderen sein. Wenn
de bore repo civar’.
also viele Dinge sind, so müssen sie
die Zeit aus einzelnen Jetzt zusammengesetzt wäre.
Läßt man das aber nicht
gelten, so entfällt auch die SchluBfoigerung.
9a) Herr Bessel-Hagen macht mich aufmerksam, daß der Text viel pragnanter
ist: „Es ist nun ungefähr dasselhe, dieses einmal zu sagen und es immer wieder zu
sagen“.
Er bemerkt dazu, daß hier (vermutlich zum ersten Mal) das Prinzip der
vollständigen Induktion ausgesprochen erscheint.
Page 9
View in PDF(opens in a new window)| notwendig zugleich klein und. gro8
sein: klein bis zur Nichtigkeit, groB
bis zur Grenzenlosigkeit.
|
2. In seiner Schrift, die viele
TL OVYYPALUATL a dol roda ÉYOVTL | Beweisgänge enthält, zeigt er in
Èv pévrot
2. Simpl. Phys. 139, 5.
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Exxotav Beixvu- | jedem, daß wer die Vielheit behauptet,
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| sich Widersprechendes sagt. So ist
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‘ einer dieser Beweisgänge folgender.
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| Er will zeigen, daß ,,wenn Vieles ist,
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| dies zugleich groß und klein sein
xal urxpa* peydha pev Hote aTetoa | muß, und zwar groß bis zur Grenzen>
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losigkeit und klein bis zur Nichtigpéyedos
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Seienden zugefügt (so lauten seine
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Worte), so würde es dieses um nichts
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vergrößern.
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andere um nichts kleiner und andererseits durch Zufügen nicht größer
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werden wird, so war offenbar das
TO Ev avatp@v 6 Livov Meyer, EAN
Zugefügte wie das Abgezogene nichts.
Ste péyedos Eyer Exactov Tév moA-
Und dies führt Zenon. nicht aus, um
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Dinge Größe haben muß. Denn vor
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einzelnen,
das man
nimmt,
muß stets wieder irgendein anderes
sein wegen der Teilung ins Grenzenlose.
Dies legt er dar, nachdem er
zuvor gezeigt, daB nichts Größe besitzt, weil jedes der vielen Dinge mit
sich selbst identisch und, eins ist.
Page 10
View in PDF(opens in a new window)Der Text ist leider etwas dunkel, Wir geben zunächst die Interpretation
von Hasse und Scholz wieder:
„Wenn es zulässig ist, eine Strecke als ein Aggregat von unendlich vielen,
unendlich kleinen Elementarstrecken aufzufassen, so sind zwei und nur zwei
Fälle möglich. Entweder haben jene Elementarstrecken eine endliche, von Null
verschiedene Größe.
Dann wird die aus ihnen zusammengesetzte Strecke
unendlich groß sein müssen; denn ein Aggregat von unendlich vielen Elementarstrecken von endlicher Größe übersteigt jede endliche Strecke. Oder die angenommenen Elementarstrecken sind Nullstrecken im strengen Sinne des
Wortes. Dann ist auch die aus ihnen zusammengesetzte Strecke eine Nullstrecke; denn eine Zusammenstellung von Nullstrecken kann immer wieder
nur eine Nullstrecke liefern, gleichviel wie groß die Anzahl der hierbei verwendeten Strecken ist.“
Wo Zenon eine Vielheit von Dingen mit räumlicher Ausdehnung betrachtet, erblicken die Interpretatoren eine Strecke.
Wo Zenon (an zwei
Stellen bei Simplikios übereinstimmend) schreibt „zugleich klein und groß:
klein bis zur Größelosigkeit, groß bis zur Unendlichkeit‘ heißt es hier ,,entweder Null oder unendlich groß“. Die Behauptung „unendlich klein“ wird
hier in die Voraussetzung hereingenommen (eine Voraussetzung, die übrigens
nicht benutzt wird). Die Unendlichkeit der Anzahl, die Zenon erst mühsam
beweist, wird hier ebenfalls als Voraussetzung eingeführt. Usw.
Vergleicht man ganz phantasielos die beiden Fragmente, so sieht man,
daß sie sich beide auf dieselbe Beweisführung beziehen. Was bewiesen werden
soll, ist in beiden Fragmenten dasselbe, nämlich: Wenn Vieles ist, so ist dieses
zugleich. klein und groß: klein bis zur Größelosigkeit, groß bis zur Unendlichkeit.
Auch die einzelnen Beweisschritte finden sich in beiden Fragmenten wieder,
nur sind einzelne Teile des Beweises im 1. Fragment, andere im 2. Fragment
ausführlicher dargestellt. Im ersten Beweisschritt wird gezeigt: Jedes von den
Vielen hat, sofern es ein Seiendes ist, auch Größe. So steht es klar formuliert
in Fragment 1, und näher ausgeführt im Fragment 2, Zeile 11— 28 (Zeile 10—30
der Übersetzung). Der zweite Beweisschritt will zeigen, daß vor jedem Einzelnen
wieder ein Anderes liegt und so fort ins Unendliche. Er findet sich ausführlich
formuliert in Fragment 1, Zeile 9—16 (Zeile 10—19 der Übersetzung), während
in Fragment 2 Simplikios das Ergebnis nur kurz zusammenfaßt: „Denn vor
jedem einzelnen, das man nimmt, muß stets wieder irgendein anderes sein.“
Dazu kommt der zunächst unklare Zusatz ‚wegen der Teilung ins Grenzenlose“, dessen Wortlaut ebenfalls von Simplikios herrührt, und der daher zunächst außer Betracht bleiben möge. Im wörtlichen Fragment 1 folgt auf den
zweiten Beweisschritt gleich die Formulierung des Endergebnisses. Das ist
auch ganz in der Ordnung, denn aus der unendlichen Anzahl der seienden
Dinge und daraus, daß jedes Einzelne eine bestimmte Größe hat, folgt: für
Page 11
View in PDF(opens in a new window)Zenon offenbar direkt, daB das Ganze der unendlich vielen Dinge eine unendliche Größe hat.
Im Fragment 1 wird demnach nur die zweite Teilbehauptung, das ‚groß
bis zur Unendlichkeit'* bewiesen. Das stimmt auch zu der vorausgeschickten
Ankündigung: „Das der Größe nach Unendliche legt er vorher nach demselben
Beweisgang dar.“
Wo bleibt nun der Beweis der ersten Teilbehauptung, des ,,klein bis zur
Größelosigkeit‘‘ ? Es scheint, daß dieser Beweis im letzten Satz des 2. Fragmentes
angedeutet ist: „nachdem er zuvor gezeigt, daß nichts Größe besitzt, weil
jedes der vielen Dinge mit sich selbst identisch und eins ist“. Die Andeutung
ist allerdings so dunkel, daß es mir unmöglich scheint, daraus einen Beweis
zu rekonstruieren. Vielleicht gehört auch der bisher beiseite gelassene Nachsatz
„wegen der Teilung ins Grenzenlose“‘ eher in diesen Zusammenhang hinein,
denn durch Teilung ins Grenzenlose würde man eventuell auf Teilchen stoßen,
die „klein bis zur Nichtigkeit‘‘ wären.
Jedoch diese Interpretation ist so
unsicher, daß es ratsam scheint, keinerlei Schlüsse daraus zu ziehen. Gesichert
sind eben nur die zwei oben herauspräparierten Beweisschritte.
Diese aber geben nicht den geringsten Anhaltspunkt dafür, daß die Frage
der „kleinsten Teile‘ des Seienden irgendwie zur Diskussion stand.
Es ist
nur von den „seienden Dingen“, ihrer Größe und ihrer Dicke und Abstand
von anderen, aber nicht von ihrer Unteilbarkeit die Rede, außer in dem unklaren Nachsatz „wegen der Teilung ins Grenzenlose“.
Aber sogar dieser
Nachsatz läßt sich nicht so deuten, daß Zenon von der Annahme der ,,indivisiblen Teile“ ausgegangen wäre, um sie zu widerlegen, denn er beruft sich
ganz im Gegenteil (wenn der Nachsatz echt sein soll) auf die Teilung ins
Grenzenlose.
Schließlich noch eines: Wenn die Zenonischen Beweisgründe den Zweck
hätten, die Zerlegung geometrischer Größen in kleinste Teile zu widerlegen, so
wäre Zenon in diesem Punkte völlig einer Meinung mit Aristoteles, der im
gleichen Buch Z der Physik mit allem Nachdruck darlegt, daß das Kontinuierliche nicht aus Unteilbarem bestehen kann (Physik Z 1). Wie wäre es dann
zu erklären, daß Aristoteles dem Zenon immerfort deüdo; (Physik Z 2) und
raparoyıouög (ebenda Z 9, zweimal) vorwirft und ihn ausführlich zu widerlegen sucht?
$ 2.
Die Infinitesimalmathematik.
Wenn nun Zenon aber doch die ,,Indivisibilien“‘, die unendlich kleinen
Größen bekämpft hätte, konnten die damaligen Mathematiker sich davon
betroffen fühlen? Konnte es dadurch zu einer „Grundlagenkrisis‘‘ kommen
?
Fragen wir einmal ganz nüchtern: In welchen Teilen der klassischen
Geometrie kann man unendlich kleine Größen mit Vorteil benutzen?
Page 12
View in PDF(opens in a new window)Antwort: Bei der Berechnung von Rauminhalten, Flächeninhalten und Bogenlingen und bei der Konstruktion von Tangenten, Sonst meines Wissens
nirgends.
Fangen wir bei den Tangenten an. Die Tangente eines Kreises ist leicht
genug zu finden, auch ohne Infinitesimalbetrachtungen. Und höhere Kurven
gehörten, soweit sie damals (im 5. Jahrhundert!) schon betrachtet wurden,
zur höheren Mathematik, nicht zu den Grundlagen. Wenn man ihre Tangenten
noch nicht konstruieren konnte, so war das jedenfalls kein Grund zur Aufregung oder gar zu einer Krisis.
Ebenso kann es sich bei der Bogenlänge nur um Kreisbogen, also in erster
Linie um den Kreisumfang handeln. Die einfachsten Inhaltsbestimmungen,
zu denen man Infinitesimalbetrachtungen gut gebrauchen kann, sind die des
Kreises und der Pyramide.
Gleichzeitig mit dem Flächeninhalt des Kreises
erhält man auch den Kreisumfang, sowie den Inhalt des Zylinders, und mit
derselben Methode wie die Pyramide kann man auch den Kegel behandeln.
Das ist aber auch alles: weiter ist man vor Archimedes überhaupt nicht gekommen.
Also im wesentlichen Kreisfläche und Pyramideninhalt. Genau auf diese
beiden Probleme hat man nun auch, wie die Überlieferung lehrt, die Infinitesimalmethode angewandt. Berichten doch Aristoteles10) und Simplikios!)
über die Kreisquadratur des Sophisten Antiphon, die darin bestand, daß er in
den Kreis einregelmäßiges Polygon mit immer mehr Seiten einbeschrieb, bis diese
Seiten mit dem Kreisumfang zusammenfielen. Und Archimedes stellt fest12),
daß Demokritos den Satz entdeckt hat, daß die Pyramide gleich dem dritten
Teil des Prismas auf derselben Basis und mit derselben Höhe ist, allerdings
ohne einen wissenschaftlichen Beweis dafür zu geben. Es ist nicht ganz klar,
ob die Mitteilung Archimedes’ sich auch auf den Kegel bezieht. Nimmt man
noch den Bericht des Ploutarchos13) hinzu, nach dem Demokritos die Frage
aufgeworfen hat, ob beim Schnitt eines Kegels mit Ebenen parallel zur Basis
die Flächen der Schnitte gleich oder ungleich seien (im letzten Fall würde nämlich der Kegel treppenfórmig werden, im ersten Fall hätte er Zylindergestalt),
so wird es wohl sehr wahrscheinlich, daß Demokritos sich bei seiner Herleitung
des Pyramiden- oder Kegelinhaltes der Methode der Zerlegung in unendlich
dünne Scheiben bedient hat. Ob er die Herleitung selbst als schlüssigen Beweis
betrachtet hat, steht nicht fest.
10) Aristoteles, Physica I, 2, 185a, S. 14.
11) Simplicii in Aristot. Phys. comm. ed Diels, 54, 20— 55, 11.
12} Archimedes, Ephodos 430.
2) Plontarchos, De communibus notitiis adversus Stoicos, Scripta Moralia IE
{ed Dübner) 1321.
Page 13
View in PDF(opens in a new window)Bekanntlich hat dann Eudoxos die Inhaltsbestimmung der Pyramide
und des Kegels ohne Infinitesimalbetrachtungen exakt durchgefúhrti*%).
Die Infinitesimalmethode lebte, wenn auch nicht offiziell anerkannt, weiter
und wurde noch von Archimedes als heuristisches Prinzip benutzt15),
Könnte nun jemand vor Demokrit schon den Pyramideninhalt in ähnlicher Weise bestimmt haben? Dieser Annahme steht zunächst einmal die
bestimmte Mitteilung des Archimedes entgegen. Aber nehmen wir es für einen
Augenblick trotzdem an, könnte dann Zenons Kritik gegen diese Infinitesimalbetrachtung gerichtet sein?
Es ist nicht anzunehmen, denn die Zenonische
Schrift hat ganz gewiß großes Aufsehen erregt, und die Herleitung des
Pyramideninhaltes müßte durch seine Kritik allgemeine Bekanntheit erlangt
haben. Wie sollte es dann dem Demokrit möglich sein, eine Entdeckung, die
so im Brennpunkt der Aufmerksamkeit stand, für seine eigene auszugeben
?
Als letzte Möglichkeit einer Infinitesimalmathematik, gegen die Zenons
Kritik gerichtet sein könnte, bliebe somit nur die Bestimmung der Kreisfláche '
und die Herleitung der Beziehung zwischen Kreisfläche und Kreisumfang. Es
handelt sich also um die Sätze, daß die Kreisfläche proportional dem Quadrat
des Durchmessers und gleich dem halben Produkt aus Kreisumfang und Radius
ist. Diese Sätze können in der Tat ,,bewiesen werden, indem man den Kreis als
Polygon mit unendlich vielen Seiten betrachtet, und es wäre immerhin möglich,
daß eine solche Betrachtung nicht erst von dem Sophisten Antiphon, sondern
schon vor Zenon aufgestellt worden wäre. Aber es handelt sich hier um eine
bloße Möglichkeit, eine reine Phantasiekonstruktion: Nichts deutet darauf hin,
daß es sich wirklich so verhalten hat. Außerdem gibt es noch Einwände genug.
Wie käme z.B. Antiphon dazu, eine von Zenon endgültig widerlegte Betrachtungsweise von neuem aufzunehmen
?
Nein, das Verhältnis zwischen Zenon und der Hypothese der Indivisibilien
ist zeitlich und logisch umzukehren. Die Zenonischen Beweisgründe sind es,
die spätere Denker dazu gebracht haben, eine Zerlegung der geometrischen
Größen in kleinste Teile anzunehmen, um so den Aporien zu entgehen.
So
stellt es die peripatetische Schrift nepi ¿tópov ypauuév dar, die in ihrem
ersten Teil (Aristoteles Opera II, 9683) die Scheingriinde für die Existenz
unteilbarer Linien darstellt und dabei schreibt: „Ferner nótigt der Zenonische
Beweis zur Annahme einer unteilbaren Größe“. So berichten nach Simplikios16)
auch Alexandros und Porphyrios, daß Xenokrates durch die Schlüsse Zenons
zu der Annahme veranlaßt wurde, daß die wiederholte Teilung einer geometrischen Größe schließlich nach endlich vielen Schritten zu solchen Teilen
führen würde, die zwar noch Größe haben, aber nicht mehr geteilt werden
14) Siehe Archimedes, De sphaera et cylindro, sowie Euklid, Elemente, Buch 12.
15) Archimedes, Ephodos.
16) Simplicii in Aristot, Phys. 138, 10 und 140, 6.
Page 14
View in PDF(opens in a new window)können, also zu Körperatomen, Flächenatomen und Linienatomen. Ebenso
wie Aristoteles und andere Zeitgenossen scheint also Xenokrates beim Versuch
der Auflösung der Zenonischen Paradoxien dazu gekommen zu sein, die Natur
des Kontinuums zu untersuchen, und kam dabei, soweit die Berichte Vertrauen
verdienen, zum geometrischen Atomismus.
Ebenso ist ja überhaupt, nach dem ausdrücklichen Zeugnis des Aristoteles17), der Atomismus historisch eine Reaktion auf die eleatische Philosophie,
nicht umgekehrt. Die Schlüsse der Eleaten hatten die Realität von Werden
und Vergehen in Frage gestellt; um nun trotzdem das Werden und Vergehen
in der Sinnenwelt zu erklären, hat man die Existenz unvergänglicher Atome
angenommen, die mit allen Eigenschaften des parmenideischen Einen ausgestattet wurden.
Durch dieses Zeugnis ist, wie mir scheint, allen Spekulationen über einen frühen Pythagoreischen Atomismus, gegen den sich die
eleatische Philosophie richten würde, der Boden entzogen.
Aus alledem ergibt sich nun, daß nicht der geringste Anhaltspunkt für
die Annahme einer Infinitesimalmathematik oder eines geometrischen Atomismus zu Zenons Zeiten vorhanden ist, und daß eine solche Annahme auch in
keiner Weise paßt zu dem, was wir sonst von der Geschichte der Mathematik
und des Atomismus wissen.
Folglich werden die Zenonischen Beweisgründe
auch nicht gegen eine solche Lehre gerichtet sein.
Diese Schlußfolgerung steht mit der auf ganz anderem Wege gewonnenen
des § 1 in vollem Einklang.
Sollte der Leser durch das Vorangehende noch nicht überzeugt sein,
sondern doch annehmen, daß die Zenonische Kritik gegen irgendeine Art
von Indivisibilienlehre gerichtet sein könnte, so wird er doch wenigstens das
zugeben müssen, was sich aus den mathematischen Entwicklungen am Anfang
dieses Paragraphen ergibt, nämlich daß durch die Zenonische Kritik unmöglich
eine Grundlagenkrisis der Mathematik veranlaßt werden konnte; denn die
mathematischen Anwendungen der Indivisibilien gehören nieht zu den Grundlagen der damaligen Mathematik, sondern sie könnten sich höchstens auf den
Umfang und die Fläche des Kreises beziehen.
$3.
Die Krisis des Irrationalen.
Man soll mich nicht mißverstehen: Ich leugne nicht, daß es eine Grundlagenkrisis in der griechischen Mathematik gegeben hat.
Ich leugne nur,
daß diese Krisis vom Problem des Unendlichkleinen ausgegangen ist und daß
Zenon etwas mit ihr zu tun gehabt hat.
17) Aristoteles, Über Entstehen und Vergehen, Buch A, Kap. 2.
Page 15
View in PDF(opens in a new window)Meinung keine philosophische, sondern eine innermathematische Angelegenheit,
und sie hat von der Entdeckung des Irrationalen ihren Ausgang genommen.
Durch die Entdeckung des Irrationalen war man genôtigt, die Auffassung
aufzugeben, daB alle Strecken durch Zahlen dargestellt werden kônnen, eine
Auffassung, die fiir die ganze Struktur der .babylonischen und der frühgriechischen Mathematik bestimmend war. Man war genötigt, die Algebra,
die unbekümmert Strecken und Zahlen durcheinandergeworfen hatte, in
eine geometrische Algebra zu verwandeln und sie von der Zahlentheorie
sauber zu trennen. Man war ‘genötigt, sich nach einer neuen Definition des
Verhältnisbegriffs umzusehen und neue Beweise für die Lehre von den ähnlichen Figuren zu suchen.
Zur Begründung dieser These muß ich zunächst an die hochentwickelte
babylonische Algebra erinnern, wie sie in ungebrochener Kontinuität in den
mathematischen Keilschrifttexten von der frühen Hammurapizeit bis zur
Seleukidenzeit uns entgegentritt18).
In diesen Texten sind in der Tat Geometrie und Algebra in der Weise vermischt, daß die Terminologie meistens
der Geometrie entnommen, der Gedankeninhalt aber immer algebraisch ist.
Alle die „Längen“, „Breiten“, „Höhen“ und „Flächen“, die in den Texten
vorkommen, sind nicht nur als geometrische Größen, sondern gleichzeitig
und hauptsächlich als Zahlen aufzufassen, was sich unter anderem darin
zeigt, daß sie ohne Rücksicht auf ihre Dimension addiert und multipliziert
werden 19),
-
Dieses Wechselspiel. von Geometrie und Algebra setzt die Grundüberzeugung voraus, daß alle geometrischen Größen sich durch Zahlen darstellen
lassen.
Bei einem leistungsfähigen Zahlensystem, wie es das sumerischbabylonische ist, trifft das auch praktisch zu:
Jede Strecke läßt sich mit
beliebiger Genauigkeit durch eine sexagesimal geschriebene Zahl darstellen.
Daß man sich unter Umständen mit einer genäherten Darstellung begnügt
hat, zeigt das Beispiel der babylonischen Annäherung yam H.
Aber auch das Bruchsystem der griechischen Logistik war reichhaltig
genug, um jede GrôBe genähert darzustellen. Daher ist die Hypothese berechtigt, daß man auf den Frühstufen der griechischen Mathematik ebenso
selbstverständlich wie in der babylonischen jede Strecke als durch eine Zahl
darstellbar angenommen hat. Überhaupt: DaB man jede Strecke messen
kann, ist für das vorwissenschaftliche oder frühwissenschaftliche Denken
18) Siehe vor allem O. Neugebauer, Mathematische Keilschrift-Texte, Quellen und
Studien A 3 (1935).
19) Siehe z.B. den Text A 0 8862 (Neugebauer, a. a. O., 8.108) oder Stresbg. 362
(a. a. O., S. 239).
Page 16
View in PDF(opens in a new window){auch für unsere heutige Schuljugend und für die moderne Naturwissenschaft
außer der Sphäre der exakten Mathematik) vollkommen selbstverständlich.
Der Quellennachweis, den wir weiter unten führen werden, ist nicht dazu
da, diese Selbstverständlichkeit für das frühgriechische Denken näher zu
erhärten, sondern vielmehr, um festzustellen, zu welcher Zeit das griechische
Denken angefangen hat, die Darstellbarkeit von geometrischen Größen durch
Zahlen und damit die universelle Anwendbarkeit der Rechenkunst auf Geometrie zu bezweifeln.
Die Voraussetzungen für diesen Zweifel sind erst dann gegeben, wenn
erstens der Anspruch absoluter Genauigkeit an die Geometrie gestellt wird,
und wenn zweitens die Existenz irrationaler Streckenverhältnisse bekannt
ist; denn wenn alle Strecken rational wären, wären sie durch die ganzen und
gebrochenen Zahlen der griechischen Logistik ohne weiteres darstellbar.
Dritiens ist erforderlich, daß aus der Erkenntnis der Irrationalität die logische
Konsequenz gezogen wird, daß Strecken nicht universell durch Zahlen darstellbar sind und daher auch nicht ohne weiteres wie Zahlen behandelt werden
dürfen. Die dritte Forderung ist keineswegs überflüssig oder selbstverständlich; die meisten Vertreter der abendländischen Wissenschaft z. B. haben
die Darstellbarkeit von geometrischen Größen durch Zahlen nie bezweifelt,
obwohl sie mit der Existenz von irrationalen Verhältnissen bekannt waren und
obwohl man vor Dedekind und Cantor nicht über den exakten modernen
Begriff der „reellen Zahl“
verfügte.
Die griechische Kultur ist meines
Wissens die einzige, die diese logische Konsequenz wirklich vollzogen hat.
Zu welcher Zeit die Entdeckung der Existenz irrationaler Streckenverhältnisse anzusetzen ist, darüber sind die Historiker geteilter Meinung.
Während
Zeuthen
bis
zuletzt
die
traditionelle - Auffassung
festgehalten
hat, daß Pythagoras oder seine unmittelbaren Schüler zumindest um die
Irrationalität des Verhältnisses der
Quadratseite zur Diagonale gewußt
haben müssen, nimmt Vogt), auf gute Quellen gestützt, an, daß die Entdeekung der Irrationalität nicht lange vor 400 stattgefunden haben kann.
Wir können diese alte Streitfrage zum Glück unentschieden lassen, denn worauf
es jetzt ankommt, ist der Nachweis, daß die Konsequenzen aus der Tatsache
der Irrationalität erst am Anfang des vierten Jahrhunderts gezogen worden
sind.
Es läßt sich nämlich zeigen, daß Hippokrates von Chios noch unbedenklich den naiven numerischen Verhältnisbegriff anwendet, und daß noch
Archytas von Tarent die Anwendbarkeit der Rechenkunst auf geometrische
Probleme nicht bezweifelt, sondern die mit Hilfe der Logistik geführten
Schlüsse für voll beweiskräftig, sogar den geometrischen Schlüssen an Klarheit und Wissenschaftlichkeit überlegen hält.
20) Vogt, Bibl. Math. (3) 10 (1910), 8. 97— 155.
Page 17
View in PDF(opens in a new window)Das Archytasfragment spricht für sich selbst21):
xal Soxel & Aoyiorixk ToT! TLV |
Und die Logistik hat, wie es
copiav riv uv GARRY Teyvdv nat | scheint, in hezug auf Wissenschaft
road dStapéperv, &tap wal t&¢ yew- | vor den anderen Künsten einen recht
uetotxäc
évapyeotépw
rpayuated- | beträchtlichen
cota. & Dérer
Vorrang;
besonders
i vor der Geometrie, da sie deutlicher
als diese behandeln kann was sie
| will ...
xai & éxheirer ad & yempuerpla, |
und wo die Geometrie wiederum
xal drrodeitrac & Aoyıorına erutedet | versagt, bringt die Logistik Beweise
| zustande ...
Das Fragment ist um so bemerkenswerter, als Archytas dem Kreise der
Pythagoreer angehôrt, und gerade diese es sind, die (nach allen Zeugnissen
übereinstimmend) die irrationalen Verhältnisse zuerst ans Licht gebracht
haben.
Die Hippokrates-Stelle, die ich als weiteren Beleg anführen will, ist
bekannt und findet sich am Anfang des Berichtes des Simplikios über die
Môndchenquadraturen des Hippokrates2?). Simplikios zitiert hier ,,wértlich“
(xara Atv) Eudemos’ Geschichte der Geometrie, aber mit erläuternden
Zusätzen von Simplikios selbst, „von der Erinnerung an die Elemente Euklids“
her (and Tic tóv EdxAetdov LZroryeiov avauvioewc).
Es heißt dann an
einer Stelle:
dc yap ol xUxAot Tpdg aAAHAOUG
Denn wie sich Kreise zueinander
Eyovatv, odrwg xal tà duo Turate. | verhalten, so verhalten sich auch die
ópora yao tunuará for tà to adró | ähnlichen Segmente. Ähnliche Segpépos ¿vta tod xbxAov, olov, hut- | mente nämlich sind die, die denselben
xbxhtov unid vai rprmmuöpıov | Teil des Kreises ausmachen, wie z. B.
TOLTYLLOPL OD.
i Halbkreis zu Halbkreis. oder Drittel-
| kreis zu Drittelkreis.
Es fragt sich nun, ob diese Stelle wôrtlich aus Eudemos entnommen
ist, oder einen Zusatz von Simplikios darstellt. Rudio und Zeuthen halten
die Stelle für eudemisch, Tannery und Becker dagegen für einen Zusatz.
Nun hat aber Dyksterhuis®) neuerdings auf Grund einer Überlegung, die ich
für überzeugend halte, die eudemische Herkunft der Stelle dargetan. Dyksterhuis weist nämlich erstens darauf hin, daß Simplikios, wo er zur Erläuterung
Definitionen anführt, diese immer aus Euklid schöpft. Er zitiert auch etwas
später die euklidische Definition der ähnlichen Segmente als solche, die gleiche
21) Siehe Diels-Kranz, Die Fragmente der Vorsokratiker, Fragment B 4.
22) Simplicii in Arist. Phys. libr. quattuor comment., ed. Diels, S. 61, Berlin 1882.
Oder F. Rudio, Der Bericht des Simplicius über die Quadraturen, S. 48. Leipzig 1907.
23) E. J. Dyksterhuis, De Elementen van Euklides I, $. 35.
Mathematische Annalen.
Groningen 1929.
Page 18
View in PDF(opens in a new window)Winkel enthalten; warum sollte er dann kurz vorher eine andere, vom nacheuklidischen Standpunkt weniger präzise Definition einschalten? Das. zweite
Argument ist, daß die Ausdrucksweise ro «dto pépos bei Euklid konsequent
nur für Zahlenproportionen und nur in den arithmetischen Büchern benutzt
wird (und dann noch mit einem Zusatz: 6 aùrtò pépos Y rà «dra uépn).
Für die Verhältnisgleichheit allgemeiner Größen hat Euklid immer andere
Ausdrücke (&v&hoyov oder aúrov Adyov oder ac mpèc ... otros rpdc). Daher
würde Simplikios, der seine Geometrie-Kenntnisse in erster Linie aus Euklid
schöpft, und der unmittelbar vor dem Hinschreiben der fraglichen Stelle
noch in seinem Euklid geblättert haben muß, von selbst nie dazu kommen,
den ungenauen Ausdruck tó «dtd u£pos zu benutzen.
Überhaupt weist der Ausdruck 75 adm uépoc deutlich auf eine altertümliche (vor-eudoxische) Definition des Proportionsbegriffes hin. Die Proportion a:b=c:d bedeutet nach dieser alten Auffassung, daß a „derselbe
Teil“ (z. B. die Hälfte oder ein Drittel) von 5 ist wie c von d. So tief verwurzelt war diese numerische Auffassung des Verhältnisbegriffs, daß noch
Eudemos sie bedenkenlos von Hippokrates übernommen oder sogar (das
kann man nicht entscheiden) von sich aus hingeschrieben hat.
Es zeigt sich also, daß Hippokrates in seinen (übrigens sehr exakten)
Untersuchungen den naiven numerischen Verhältnisbegriff benutzt, und daß
sogar noch Archytas die Rechenkunst der Geometrie voranstellt und logistische Beweismittel in der Geometrie zuläßt.
Wenige Jahrzehnte später hat sich das Blatt bereits gewendet: Theaitetos
entwickelt seine Klassifikation der irrationalen Strecken, und bei Plato ist
das Verhältnis zwischen Logistik und Geometrie vollständig umgekehrt. Die
bisherige Logistik ist als Wissenschaft verpönt, die geometrischen Schlüsse sind
die wahren Vorbilder exakter Beweisführung. Bei Euklid ist die Algebra
vollends aus dem Bereich der offiziellen Geometrie verbannt und darf nur
in geometrischem Gewande, ¿ls Flächenrechnung oder ,,geometrische Algebra“,
ihr Dasein fristen.
Es ist Zeuthens großes Verdienst, die latente algebraische Komponente
in der klassischen griechischen Mathematik, wie sie in den Büchern II und VI
der Elemente und in den Kegelschnitten des Apollonius zu finden ist, aufgedeckt zu haben; von ihm stammt der bezeichnende Name „geometrische
Algebra“. Neugebauer”) aber hat den historischen Zusammenhang zwischen
der babylonischen und der griechischen Algebra nachgewiesen.
Er zeigt
nämlich, daß die elliptische und hyperbolische Anpassung bei Euklid, Buch VI
(Prop. 28 und 29) vollständig zu erklären sind als geometrische Verkleidungen
der altbabylonischen Lösungsformeln für quadratische Gleichungen.
24) O. Neugebauer, Zur geometrischen Algebra, Quellen u. Studien 3 (1936),
Page 19
View in PDF(opens in a new window)Die Normalformen nämlich, auf die in der babylonischen Mathematik
alle quadratischen Probleme zuriickgefiihrt werden, sind Gleichungspaare
in zwei Unbekannten:
=F,.
(cya
D |p
a:
zy =F
(1) ol
Die babylonischen Lösungsformeln heißen
,
YY1-2
n 24ge=
© t
,
s3$.
ae+r=
2 sy
ay =
Die Euklidischen Flächenanlegungen nun stellen, im einfachsten Falle
der Anlegungen mit quadratischem Exzeß oder Defekt, ebenfalls das Problem,
ein Rechteck von gegebener Fläche 2y = zu errichten, dessen eine Seite x
eine gegebene Strecke a teilweise bedeckt oder über a hinausragt, mit einem
Defekt oder Exzeß gleich y (also mit «= a— y bzw. x =a + y). Und die Lösung
besteht (genau wie die babylonische) darin, daß die Fläche {5}
F bzw.
(5) + F in ein Quadrat verwandelt wird, dessen Seite w vermöge
2
o=5+%
(1)
a
z=u+5
bzw.
(Il)
AS
a
ITOT
A
die Lösung des Problems ergibt.
Die Formulierung bei Euklid ist etwas allgemeiner, indem dort statt
eines Rechtecks ein Parallelogramm mit vorgegebenem Winkel, und statt
eines Quadrates ein Parallelogramm von vorgegebener Form verwendet wird.
Der vorhin behandelte Spezialfall hat aber sicherlich den Ausgangspunkt
gebildet, wie man aus den Figuren zu Buch II, Prop. 5 und 6 ersehen kann,
die das Prinzip dieser speziellen Flächenanlegung schon enthalten.
Zusammenfassend können wir sagen: Die Entdeckung der Irrationalität
zwang die griechischenMathematiker am
Anfang des viertenJahrhunderts,ihreAlgebra, die eine Fortbildung der babylonischen Algebra bildete, von ihrem numerischen Ausgangspunkt loszulösen und in eine geometrische Algebra zu verwandeln,
Den Zeitpunkt und den Schauplatz dieser Umwandlung können wir
noch näher bestimmen.
Das 10. Buch Euklids, das die Klassifikation der
Irrationalitäten behandelt, und das damit unmittelbar zusammenhängende
13. Buch über die regulären Polyeder werden aus guten Gründen allgemein
dem Theaitetos zugeschrieben.
Das 10. Buch benutzt aber durchweg die
geometrische Algebra, während es von der Eudoxischen Proportionenlehre
weitgehend unabhängig ist. Man kann nun nicht gut annehmen, daß Theaitetos,
der sich gerade mit dem Begriff der Irrationalität so gründlich befaßt hat,
die alte naive Algebra bedenkenlos auf irrationale Strecken übertragen hat.
Also muß Theaitetos die geometrische Algebra entweder selbst; geschaffen
oder von einem anderen übernommen haben.
Page 20
View in PDF(opens in a new window)Proklos berichtet in seinem Euklid-Kommentar (ed. Friedlein, S. 419)
unter Berufung auf Eudemos, daß die parabolische, hyperbolische und elliptische Flächenanlegung Erfindungen der Pythagoreer sind, und daß diese
alten, götterähnlichen Männer jene Konstruktionen nrapafoañ, UrepBoAr
und ¿Merbio nannten, welche Namen später auf die entsprechenden Kegelschnitte übertragen wurden.
Diese Nachricht läßt zweierlei Deutung zu.
Entweder die Pythagoreer haben tatsächlich die algebraische Lösungsformel
der quadratischen Gleichungen ins Geometrische übertragen und sind somit
als Schöpfer der geometrischen Algebra zu betrachten”**). Oder sie haben nur
die algebraische Lösungsformel überliefert, und die Übersetzung ins Geometrische ıst das Werk eines späteren Forschers, etwa eines Zeitgenossen von
Theaitetos. Dann kann man sich doch gut denken, daß dieser Forscher sich
dessen bewußt war, daß die geometrischen Konstruktionen im Wesen mit
den algebraischen, den Pythagoreern längst, bekannten algebraischen Regeln
identisch waren, und daß er diese Wesenidentität so ausgesprochen hat, daß
die spätere Geschichtsschreibung daraus eine völlige Identität gemacht und
die geometrischen Konstruktionen selbst den Pythagoreern zugeschrieben hat.
Wie dem auch sei, jedenfalls werden wir die Pythagoreer als Vermittler
der altbabylonischen Algebra an die griechische Welt zu betrachten haben,
genau so wie sie ja auch den altbabylonischen ,,Pythagoreischen Lehrsatz‘ in
ihrer Tradition: überliefert hatten. Sollten sie selbst schon aus dieser Algebra
eine „geometrische Algebra‘ gemacht haben, so kann diese Verwandlung
doch, nach dem was wir gesehen haben, nicht gut vor Archytas ihren Abschluß gefunden haben. Hätten nämlich die Pythagoreer zu Archytas’ Zeiten
schon eine geometrische Algebra gehabt, wären sie also im Stande gewesen,
wie Euklid und Apollonius, algebraische Schlüsse durch rein geometrische
zu ersetzen, so wäre des Archytas Ausspruch über die Logistik, die „Beweise
zustande bringt, wo die Geometrie versagt‘, gänzlich unverständlich. Aber
es scheint überhaupt recht unwahrscheinlich, daß die Pythagoreer die Urheber der Geometrisierung der Algebra waren, wo doch ihr ganzes Streben
(soviel wir wissen) umgekehrt darauf ging, die Mathematik und Musik soweit
als möglich zu arithmetisieren.
Eher wird die Geometrisierung der Pythagoreischen Mathematik in dem
Augenblick erfolgt sein, als diese von dem Kreis um Plato aufgenommen
und assimiliert wurde.
Der platonische Dialog Theaitetos gibt eine recht
anschauliche Schilderung, wie die Berührung zwischen diesen beiden Kulturkreisen zustande kam; wenn auch die historischen Einzelheiten nicht genau
2a) Es kann sich dabei nach dem Vorangehenden nur um spätere Pythagoreer
(kurz vor Theaitetos) handeln. Man könnte z. B. an Theodoros von Kyrene denken.
Die Worte des Theaitetosim Platonischen Dialog: „Theodoros entwarf eine Zeichnung
von Quadraten“ deuten ja auf eine Art geometrische Algebra kin.
Page 21
View in PDF(opens in a new window)zuzutreffen brauchen, so wird Plato doch das Wesentliche richtig getroffen
haben.
Der Pythagoreer Theodoros von Kyrene kam also nach Athen und
hielt dort einen Vortrag, in dem die Irrationalität von V3, V5 usw. bis Y17
bewiesen wurde. Der junge Theaitetos reagierte darauf mit einer genauen
Begriffsbestimmung und Klassifikation der irrationalen Strecken, die wir
im 10. Buch Euklids vollendet wiederfinden. Die einzelnen Stufen, die bis
zu dieser Vollendung durchlaufen werden mußten, schildert uns Plato nicht,
aber sie lassen sich aus der mathematischen Notwendigkeit erschließen. Für
die Begründung seiner Klassifikation der Irrationalitàten brauchte Theaitetos,
wie wir sahen, algebraische Methoden. Diese gab es nun zwar, aber sie waren ,
legitim nur auf Zahlen anwendbar, nicht auf irrationale Strecken.
Also
mußte die Algebra zuerst geometrisiert werden, was in der Tat mit Hilfe der
Flächenrechnung gelang.
Bei den hohen Ansprüchen an die Exaktheit der Beweisführung, die
man in diesem Kreise stellte, trat auch bald die Unhaltbarkeit des naiven
Verhältnisbegriffs, den wir oben bei Hippokrates noch gefunden haben, ans
Licht. Wiederum waren es die irrationalen Verhältnisse, an denen er scheiterte.
Damit wurde aber einer der Grundpfeiler des bisherigen Lehrgebäudes der
Mathematik (das wir uns etwa in den Elementen des Hippokrates verkörpert
denken können) verbesserungsbedürftig. Nur ein Teil der damaligen Mathematik (etwa der Inhalt der ersten vier Bücher Euklids) ließ sich ohne den
Verhältnisbegriff begründen. Die endgültige Rettung brachte bekanntlich die
Proportionenlehre des Eudoxos, die im 5. Buch der Elemente dargestellt ist.
Es hat aber, wie Zeuthen®) und Becker?) an Hand einer Aristoteles-Stelle 27)
gezeigt haben, sehr wahrscheinlich eine ältere Verhältnislehre gegeben, die auf
dem Begriff der wechselseitigen Wegnahme (dvravatpeoıs oder &vOupatpecic)
beruht, und die ebenso wie die Eudoxische Proportionenlehre sowohl rationale
als irrationale Verhältnisse exakt zu behandeln gestattete.
Die Grundlagenkrisis des anfangenden vierten Jahrhunderts verlief demnach in der Weise, daß die Kritik der alten Grundlagen mit der neuen Grundlegung Hand in Hand ging. Daher ist es auch zu keiner Erschütterung des
Lehrgebäudes, zu keiner Skepsis in bezug auf die Sicherheit dermathematischen
Schlüsse gekommen. Die Konstruktion der regulären Körper durch Theaitetos,
die bewundernswürdigen Inhaltsbestimmungen des Eudoxos und so viele
andere Spitzenleistungen bewirkten, daß die Mathematik dieser Zeit den
Zeitgenossen nicht als kriselnder Kranker erschien, sondern mit Recht als
eine der großartigsten Schöpfungen des griechischen Geistes gewürdigt wurde.
25) H.G.Zeuthen, Skrifter Ak. Kopenhagen 1917.
De Elementen van Euklides I, $. 70ff.
Vgl. auch E. J. Dyksterhuis,
26) O. Becker, Quellen u. Studien 2 (1933), $. 311— 333.
27) Aristoteles, Topica VII, 3, 8. 158b, 29.
(Eingegangen am 4. 11. 1939.)