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힐버트학파와 공리적 방법
  • 연구자가 한국연구재단 연구지원시스템에 직접 입력한 정보입니다.
사업명 기초연구지원인문사회& #40;창의주제연구& #41;
연구과제번호 2007-321-A00025
선정년도 2007 년
연구기간 2 년 (2007년 08월 01일 ~ 2009년 07월 31일)
연구책임자 박우석
연구수행기관 한국과학기술원
과제진행현황 종료
공동연구원 현황 전영삼(고려대학교)
최원배(한국과학기술원)
박준용(한국과학기술원)
과제신청시 연구개요
  • 연구목표
  • 현대에 들어 수학 없이 과학을 한다는 것은 불가능하다는 점을 누구나 인식하고 있다. 그럼에도 불구하고 상아탑 안에서 수학의 위상은 갈수록 위축되어 가는 기묘한 현상이 나타나고 있다. 특히 가령 영재 교육 열풍과 같이 학부모들의 지나친 교육열이 사회 문제의 양상을 보이는 것이 우리나라의 현실이다. 그런 현실 속에서 한편으로는 누구나 자녀들의 수학 교육을 최우선 과제로 내세우면서도, 다른 한편으로는 이공계의 위기, 대학생들의 부실한 수학 실력, 대학 내에서 수학과의 존립 위기가 심각한 문제로 거론되는 아이러니가 빚어지고 있다. 이러한 모든 문제는 수학자, 수학사가, 수학철학자 뿐만 아니라 모든 개별과학자, 과학사가, 과학철학자들이 장기간에 걸친 공동연구를 통해 풀어야 할 흥미로운 과제일 것이다. 문제는 거론된 모든 분과들 사이에 심각한 의사소통의 장벽이 가로놓여 있다는 점이다. 수학사와 수학철학의 내용을 수학 교육의 내용으로 편입하고자하는 수학 관련 학회들의 최근 노력은 바로 이러한 상황에서 강요되다시피 해서 나온 고육지책인 것으로 보인다.
    우리는 이 연구에서 공리적 방법의 본성 및 이의 도입으로 야기된 핵심적인 철학적 문제들을 탐구해 봄으로써, 수학의 탐구 방법론에 대한 관심을 일깨우고, 분과들 사이의 의사소통의 장벽을 해소하는데 일조하고자 한다.
  • 기대효과
  • 첫째, 현대 수학 철학에서 힐버트는 주로 “힐버트 프로그램”이라는 수학 기초론의 특정 입장과 관련해서 주로 논의되어 왔다. 이 때문에 그의 수학 철학은 괴델 증명과 관련된 힐버트 프로그램의 성패나 최근 증명이론에 미친 그의 영향과 관련해서 주로 논의되어 왔다. 그러나 공리적 체계화 및 이론 체계에 대한 그의 메타적 접근 방법이 후대 수학 전반 및 기타 분야에 미친 광범한 영향에 비추어 볼 때, 기존의 논의는 지나치게 협소한 면이 있다. 우리는 이번 연구가 이런 단점을 보완하여 힐버트와 힐버트 학파의 사상의 전모를 폭넓게 파악할 수 있는 계기가 될 것으로 기대한다.
    둘째, “힐버트 프로그램”의 실현 가능성 문제에 대해서는 최근에도 많은 논의가 있으며, 국내에서도 최병일, 박정일 등이 이런 논의에 가담하였다. 하지만 공리적 방법 일반에 관한 힐버트의 견해를 다룬 연구는 국외에도 많지 않으며 국내에는 아예 전무한 실정이다. 최근 국외에서는 힐버트의 유고 전체를 편집하는 작업이 이루어지고 있는데, 이와 함께 앞으로 해당 주제에 관한 연구도 더욱 활발해질 것으로 예상된다.
    셋째, 공리적 방법의 사용은 힐버트 이후 수학에서 일반적인 것이 되었고, 어느 분야든 공리적 체계화 작업은 해당 분야의 이론 구성의 핵심 방법으로 자리 잡았다. 특히 논리학 및 수학에서 그런 방법으로 체계화된 이론에 관한 메타 이론적 연구 또한 필수 불가결한 작업으로 인식되고 있다. 이런 발전을 염두에 둘 때 공리 체계에 대한 힐버트의 사상 일반과 메타적 방법의 목표 및 본성에 대한 그의 생각을 재검토하는 일은 논리학과 수학의 본성을 이해하는 데도 중요한 역할을 할 것으로 생각된다. 아울러 우리는 이 연구가 그간 논리주의에 치우친 국내외 수학철학의 연구 경향에서 벗어나 힐버트로 대표되는 형식주의에 대해서도 응분의 관심을 기울이는 계기가 될 뿐만 아니라 수학철학의 여러 흐름을 좀더 균형 있게 바라볼 수 있는 토대가 될 것으로 기대한다.
  • 연구요약
  • 우리 연구의 주제는 힐버트 학파의 공리적 방법, 다시 말해 수학이론 공리화 및 형식화된 수학체계에 대한 힐버트 학파의 메타수학적 연구 방법이다.

    우선 우리는 이 연구를 크게 다음과 같이 두 부분으로 나누어 다루려 한다.
    첫째 부분은 가장 일반적이고 기초적인 문제로서 공리 체계 일반에 관한 힐버트 학파의 견해는 무엇인가 하는 문제이다. 이 주제의 연구는 다시 공리적 방법에 대한 힐버트의 초기 견해(1917년 이전 견해)와 성숙기의 견해(1917년 이후 견해)로 세분되어 2년에 걸쳐 진행된다. 첫해에는 힐버트의 초기 견해가 프레게와의 논쟁을 통해 가장 잘 드러난다는 점에서, 먼저 이 논쟁에서 드러난 힐버트 견해가 유클리드 전통의 공리적 방법에 대한 견해와 무슨 차이가 있는지 검토될 것이다. 둘째 해에는 공리화된 수학체계의 본성 및 고전수학의 본성에 대한 성숙기의 힐버트와 힐버트 학파 구성원들의 견해가 검토될 것이다.
    우리 연구의 둘째 부분은 힐버트 학파의 공리적 방법이 수학의 각 분야에 어떻게 적용되었는지, 그 방법이 철학에 준 영향이 무엇인지 다루는 것이다. 이 연구는 분야에 따라 다시 세 부분으로 나누어 진행될 것이다.
    첫째 연구는 산수학의 공리체계와 메타수학적 연구 방법에 대한 힐버트 학파의 견해를 검토하는 것이다. 산수학과 관련해서는 다음 두 문제를 연차적으로 주요 검토 대상으로 한다. (1)힐버트는 메타수학적 연구 이전에 데데킨트, 칸토르의 고전적 해석학에 대해 어떤 견해를 가졌고 이 견해는 메타 수학적 연구 이후의 견해와 무슨 관계를 갖는가? (2) 메타수학적 연구에 사용되는 유한적 방법에 대한 힐버트 학파의 견해는 직관주의와의 논쟁에서 어떻게 변천되고 성숙해 갔는가?
    둘째 연구는 집합론의 공리체계와 관련된다. 체르멜로의 집합론 공리화 작업은 힐버트 기획과 같은 시기에 진행되었고, 베르나이즈와 폰노이만은 후에 체르멜로와 다른 집합론 체계를 제시하였다. 그러면 체르멜로의 공리화 작업은 힐버트 학파의 공리적 방법과 무슨 연관성이 있는가? 이 물음은 다음 두 주제로 나누어 연차적으로 검토될 것이다. (1) 힐버트 자신은 체르멜로의 집합론 공리화 작업이 자신의 메타수학적 작업과 무슨 관계가 있다고 보았는가? 그리고 (2) 공리적 집합론 연구의 심화과정에서 공리적 방법 자체에 관한 힐버트와 베르나이스의 견해는 어떤 진화 과정을 거쳤는가?
    마지막 연구는 힐버트 학파의 공리적 방법이 철학에 어떤 영향을 주었는가 하는 문제에 관한 것이다. 특히 논리주의자였지만 힐버트 학파의 영향을 많이 받았던 카르납이 이들의 견해를 어떤 식으로 수용하고 발전시켰는지를 다음 두 문제를 연차적으로 다룰 것이다. (1) 첫째로 기하학의 공리화 작업에서 드러난 힐버트의 견해 중 그의 암묵적 정의에 대한 견해를 카르납이 어떻게 평가했고, 이런 평가는 기하학적 공간에 대한 카르납의 견해에 어떤 영향을 미쳤는가? (2) 둘째로 괴델의 불완전성 정리를 힐버트와 카르납이 어떻게 받아들였는지, 이후 카르납의 메타이론적 연구에 기여한 바를 어떻게 평가해야 하는가?
  • 한글키워드
  • 힐버트학파,공리적 방법,수학철학,유한주의,형식주의,체르멜로,프레게,카르납,산수,집합론,기하학,힐버트 프로그램,힐버트,베르나이스,괴델
  • 영문키워드
  • Hilbert,Hilbert School,set theory,Bernays,Godel,finitism,formalism,Zermelo,Frege,Carnap,arithmetic,geometry,Hilbert's program,philosophy of mathematics,axiomatic method
결과보고시 연구요약문
  • 국문
  • 수학은 실제 생활이나 과학에 없어서는 안 될 필수적인 것이다. 그럼에도 불구하고 실제로는 수학을 기피하는 현상이 우리 사회에 만연되어 있다. 수학이 기피 학문이 된 지는 오래이며, 설사 수학에 관심을 보이더라도 전산학이나 암호학 등 바로 쓰일 수 있는 응용 수학 분야에 주로 관심을 보이는 것이 현실이다. 철학에서도 사정은 비슷해서, 수학 철학이나 논리 철학과 같은 순수 이론적이고 기초적인 영역보다는 윤리학이나 사회 철학과 같은 실천 철학 분야에 연구자가 더 많이 몰린다. 우리는 이 연구에서 공리적 방법의 본성 및 이의 도입으로 야기된 핵심적인 철학적 문제들을 탐구해 봄으로써, 수학의 탐구 방법론에 대한 관심을 일깨우고, 분과들 사이의 의사소통의 장벽을 해소하는 데 일조하고자 하였다. 공리적 방법의 본성 및 의미에 관한 문제는 철학자나 수학 철학자가 관심을 기울여야 할 문제일 뿐만 아니라 수학자, 과학자, 수학사가, 과학사가 등도 마땅히 관심을 기울여야 하는 문제이다. 이 연구를 통해 우리는 수학을 위시해 공리적 방법을 적용하는 모든 분야에서 자신의 학문 방법론의 본성을 되돌아볼 수 있는 기회가 되었다. 특히 공리적 방법의 본성과 그 함축에 대한 명료한 이해를 얻을 수 있었고, 공리적 방법이 논리학이나 수학의 각 분야에 어떻게 구체적으로 구현되고 있는지를 이해할 수 있게 되었다. 나아가 수학적 탐구의 본성과 수학적 대상의 문제, 수학적 진리의 문제 등 수학 철학의 핵심 문제에 대한 입장들을 잘 이해할 수 있게 되었다.
  • 영문
  • Although mathematics is an indispensable part for real life as well as for science, we usually do not give a proper concern on it. Many of us simply do not want to study mathematics. Even if we do, it is usually confined to applied mathemactics such as cryptology. The situation is no better than in philosophy; many scholars in our country are doing philosophy on the area of ethics or social philosophy rather than on philosophy of mathematics or philosophy of logic. In this project, we wanted to pay attention on the methodology of mathematics, especially the axiomatic method. In so doing, we would like to get some profound understanding on the nature of mathematical enquiry, the nature of mathematical objects, the very nature of mathematical truths.
연구결과보고서
  • 초록
  • 이 연구의 주제는 힐버트 학파의 공리적 방법이다. 우리는 이 연구를 크게 다음과 같이 두 부분으로 나누어 진행하였다. 첫째 부분은 가장 일반적이고 기초적인 문제로서 공리 체계 일반에 관한 힐버트 학파의 견해가 무엇인가 하는 문제이다. 이 연구는 다시 공리적 방법에 관한 힐버트의 초기 견해(1917년 이전 견해)와 성숙기의 견해(1917년 이후 견해)로 세분되어 2년에 걸쳐 진행하였다. 첫해에는 힐버트의 초기 견해가 프레게와의 논쟁을 통해 가장 잘 드러난다는 점에 착안해, 이 논쟁에 드러난 힐버트의 견해가 유클리드 전통의 견해와 무슨 차이가 있는지를 검토하였다. 둘째 해에는 공리화된 수학체계의 본성 및 고전수학의 본성에 대한 성숙기의 힐버트와 힐버트 학파 구성원들의 견해를 검토하였다.
    이 연구의 둘째 부분은 힐버트 학파의 공리적 방법이 수학의 각 분야에 어떻게 적용되었는지, 그 방법이 철학에 준 영향이 무엇인지를 다루었다. 이 연구는 분야에 따라 다시 세 부분으로 나누어 진행되었다. 첫째 연구는 산수학의 공리체계와 메타수학적 연구 방법에 대한 힐버트 학파의 견해를 검토하는 것이었다. 둘째 연구는 집합론의 공리체계와 관련된 연구였다. 셋째 연구는 힐버트 학파의 공리적 방법이 철학에 어떤 영향을 주었는가 하는 문제에 관한 것이었다.
  • 연구결과 및 활용방안
  • "일관성과 존재를 둘러싼 프레게/힐버트 논쟁"에서는 프레게와 힐버트 사이의 견해차의 근본 원인을 이전 학자들의 주장처럼 의미이론이나 개념적 분석의 역할에서 찾지 않고 프레게의 추론관에서 찾는 방안을 제안하고 있다. "산수학의 공리화와 힐버트의 유한주의"에서는 이념적 요소에 관한 힐버트의 견해를 일종의 도구주의적 수학철학으로 이해하는 것이 옳은지 검토하고, 그의 견해를 협소하게 도구적 견해에 제한하지 않고 수학적 구조주의로 이해하는 것이 옳다고 주장한다. "체르멜로와 공리적 방법"에서는 체르멜로와 힐버트의 사상이 어떻게 상호작용하며 발전해나갔는지를 규명하면서, 공리적 방법에 관한 체르멜로의 입장은 유클리드적인 전통적 접근법과 힐버트의 공리적 방법 사이에 놓인다고 주장한다. "공간론에서 힐버트와 카르납"에서는 공간론을 둘러싼 힐버트와 카르납의 견해차가 암묵적 정의에 있다고 보고, 암묵적 정의의 방식이 경험과학에서도 유용하려면 일정한 조건을 만족하여야 한다고 본 카르납의 견해는 정당하다고 평가하고 있다.
    "힐버트와 형식주의"에서는 힐버트를 형식주의자나 도구주의자 환원주의자 등 여러 방식으로 규정하는 것은 모두 힐버트 사상의 일면을 반영할 뿐이며, 힐버트의 사상 자체가 변화를 겪었다고 주장한다. 특히 1926년에 가서야 본격적으로 등장하는 실제 정식과 이념적 정식의 구분이 힐버트 사상의 전모를 밝히는 데 핵심 역할을 한다고 주장한다. "힐버트 유한주의와 수학적 귀납법"에서는 괴델의 불완전성 증명 및 겐첸의 산수 무모순성 증명이 발표되기 이전에도 힐버트 학파 내에서는 유한적 관점에 대해 서로 다른 견해들이 존재했다고 주장하고, 힐버트가 수행한 최초의 산수 무모순 증명 시도(1905)에서 수 개념 및 수학적 귀납법이 미리 전제되므로 전체 증명이 순환적이라는 포앙카레의 비판은 아주 적절하고 정당한 비판이라고 평가하고 있다. "베르나이스와 공리적 방법"에서는 힐버트의 경우와 마찬가지로 베르나이스의 경우에도 전기, 중기, 후기 사상을 나누어 논의할 필요가 있다고 주장하고, 힐버트가 자신의 사상의 핵심을 공리적 방법으로 파악한 반면, 베르나이스는 공리적 방법의 지나친 강조가 지닌 위험성에 주목하면서 힐버트의 방법을 수학에 국한시키고 증명이론의 이론적 연구를 현대 수리논리학의 하나의 분야로 확립하는 데에 만족했다고 주장한다. "괴델 이후의 힐베르트와 카르납"에서는 힐버트주의자들은, 카르납과는 달리, 언어적 틀에 상대적이지 않은 어떤 경험적 세계 내에서 독립적으로 참이거나 거짓임이 밝혀질 수 있는 경험적 사실 문장들을 두고, 이후 그에 대해 별도로 마련된 수학을 적용하려 했기 때문에 결국 미리 그 수학의 일관성 증명이 필수적이라고 생각할 수밖에 없었던 반면, 카르납에게서는 그럴 필요가 없었다고 주장하고 있다.
    󰋫 이번 연구의 결과는 수학적 탐구의 본성에 대한 국내 논의의 저변확대와 논의의 활성화를 위한 자료로 활용될 수 있다.
    󰋫 공리적 방법의 본성과 그 함축에 대한 명료한 이해를 얻을 수 있었다.
    󰋫 공리적 방법이 논리학이나 수학의 각 분야에 어떻게 구체적으로 구현되고 있는지를 이해할 수 있게 되었다.
    󰋫 수학적 탐구의 본성과 수학적 대상의 문제, 수학적 진리의 문제 등 수학 철학의 핵심 문제에 대한 입장들을 잘 이해할 수 있게 되었다.
    󰋫 수학의 중요성에 비추어 수학 철학을 다루는 대학 교양 강의가 개설될 필요가 있고, 이번 연구 성과는 이런 강의의 자료로 활용될 수 있을 것이다.
    󰋫 연구 결과는 대학원 수업에서 토론의 자료로 이용될 수 있고, 향후 연구의 토대를 제공하는 구실을 할 것이다.
    󰋫 나아가 연구 결과를 쉽게 풀어준다면, 초중고등 학교에서 수학의 중요성을 일깨우고 관심을 불러일으키는 자료로 이용될 수 있을 것이다.
  • 색인어
  • 공리적 방법, 힐버트, 힐버트학파, 프레게, 제르멜로, 베르나이즈, 카르납, 괴델
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