序数:超限数
I ∅是最小序数:这是0。
I {∅}是下一个序数:这是1。
{∅,{∅}}接下来依次是:这是2。
如果α是序数,那么
I α是所有序数β的集合,使得β小于α,
Iα+1 =α∨{α}是第二大序数。
ω表示最小无限序数,它是所有有限序数的集合。
集合的宇宙
发电机组
假设X是一个集合。X的幂集是集合
P(X) = {Y Y是X的子集}。
集合的累积层次
集合的论域V是通过归纳on定义Vα而生成的序数α:
1.V0 = ∅,
2.Vα+1 = P(Vα),
3.如果α是一个极限序数,那么Vα =Sβ<α Vβ。
如果X是一个集合,那么X ∈ Vα对于某个序数α。
I V0 = ∅,V1 = {∅},V2 = {∅,{∅}}.
这些只是序数:0,1和2。
I V3有4个元素(很明显不是序数)。
I V4有16个元素。
I V5有65,536个元素。
I V1000有很多元素。
Vω是无限的,它是所有(遗传的)有限集的集合。
Vω的概念在数学上等同于
结构的概念(N,+,):
一个结构可以在另一个结构中被解释。
超越基本公理:大基数公理
塑造V的概念
一、集合论的ZFC公理正式规定了集合论的创立v的概念原则。
ZFC公理自然被附加的公理所扩充
断言“非常大的”无限集合存在的公理。
这样的公理断言大基数的存在。
这些大枢机主教包括:
一.可衡量的基数
强壮的红衣主教
我是红衣主教
我是超强红衣主教
我超级紧凑红雀
I .可扩展的红衣主教
我是大红雀
Iω-巨大的红雀
基数:测量集合的大小
定义:当两个集合的大小相同时
两个集合X和Y有相同的基数,如果有一个
X元素与Y元素的匹配。
形式上:如果有双射,X = Y
f : X → Y
假设选择公理是ZFC公理之一:
定理(康托尔)
对于每个集合X,都有一个序数α,使得X = α。
连续统假说:CH
定理(康托尔)
所有自然数的集合N和所有实数的集合R
不具有相同的基数。
I无穷大真的有不同的“大小”!
连续统假说
假设⊆ R是无穷大。那么要么:
1.a和N有相同的基数,或者
2.a和R有相同的基数。
这是康托的连续统假说。
许多人试图解决连续统的问题假设并失败了。
连续统假说的问题很快就出现了
被广泛认为是所有问题中最重要的问题之一
现代数学。
1940年,G odel证明了它与集合的公理是一致的
连续统假说为真的理论。
没有人能反驳连续统假说。
1963年7月4日,科恩在伯克利的一次演讲中宣布
这与集合论的公理是一致的
连续统假设是错误的。
没有人能证明连续统假说。
科恩方法
如果M是ZFC的模型,那么M就包含了虚拟世界的“蓝图”
ZFC的模型N,它放大了m。这些蓝图可以从m内部构建和分析。
如果M是可数的,那么在M内构造的每个蓝图可以实现为m的真正放大。
科恩证明了ZFC的每个模型都包含一个蓝图
对于连续统假设是假的。
科恩的方法还表明,ZFC的每一个模型包含了一个扩大的蓝图
连续统假说是真的。
(Levy-Solovay)这些放大保存大基数
公理:
如果大基数公理能有所帮助
我只能以某种意想不到的方式。
科恩方法的范围:它不仅仅是关于CH
一个挑战V概念的时代
科恩的方法在过去的50年里有了很大的发展
从科恩的原著开始。
许多问题已经被证明是无法解决的,包括
集合论之外的问题:
I(群论)白石问题(Shelah)
I(解析)卡普兰斯基猜想(Solovay)
(实直线的组合学)苏斯林的问题
(索洛维-坦**姆、延森、耶赫)
I(测度论)Borel猜想(拉沃尔)
I(算子代数)Brown-Douglas-Filmore自同构
问题(菲利普斯-韦弗,法拉)
这是对……概念的严重挑战
数学无限。
I这些例子,包括连续统假说,都是关于Vω+2的陈述。
好吧,也许是时候放弃了
要求
I大基数公理是不可证明的;
我根据哥德尔第二不完全性定理。
我但是,大基数公理是可证伪的。
预言;预测;预告
无限多伍德因的存在并不矛盾
红雀将在未来1000年内被发现。
我绝对没有。
我们无法触及的真相
真正的说法当然是:
我从无限的存在中没有矛盾
许多枢机主教。
要求
I此类声明无法得到正式证明。
这表明在进化过程中
我们对数学的理解是不正式的。
如果有数学知识,而不是完全基于证据。
要求
怀疑主义者认为宇宙的概念
集是不连贯的,一定是错的。
这些真相和随之而来的预言还能是什么
解释?
但是要么CH为真,要么CH为假。
好,回到连续统假设的问题
怀疑论者的挑战
解决CH问题。
我也许应该从更深入的理解开始
自然的推测
人们可以通过观察特殊案例来更深入地理解CH。
可是哪个特例?
这有意义吗?
最简单的不可数集合
定义
集合A ⊆ Vω+1是射影集,如果:
I A可以在结构中进行逻辑定义
(Vω+1,∑)
从参数。
我们可以很容易地将定义扩展到Vω+1上的关系:
定义
集合A ⊆ Vω+1 × Vω+1是射影集,如果:
I A在逻辑上可以定义为结构中的二元关系
(Vω+1,∑)
从参数。
I . vω+1和Vω+1 × Vω+1的可数子集是射影集但Vω+1和Vω+1 × Vω+1本身也是,而这些集合是不可数的。
连续统假设和投射集
连续统假说
假设⊆ Vω+1是无穷大。那么要么:
1.a和Vω具有相同的基数,或者
2.a和Vω+1有相同的基数。
这是关于Vω+1的所有子集的陈述。
投射连续统假说
假设⊆ Vω+1是一个无限射影集。那么要么:
1.a和Vω具有相同的基数,或者
2.有一个双射体
F : Vω+1 → A
使得F是一个射影集。
这是关于Vω+1的“简单”子集的陈述。
选择的公理
定义
假如
⊆ X × Y
一项功能
F : X → Y
是A的选择函数,如果对所有a ∈ X:
I如果存在b ∈ Y使得(A,b) ∈ A那么(A,F(a)) ∈ A。
选择的公理
对于每一组
⊆ X × Y
a有一个选择函数。
选择公理与投射集
选择的射影公理
假设⊆ Vω+1 × Vω+1是一个射影集。然后是一个
功能
F : Vω+1 → Vω+1
使得:
I F是a的选择函数。
I F是一个射影集。
在20世纪早期,人们曾多次试图解决这两个问题
投射连续统假设的问题和
选择的投影公理问题;
在最简单的情况下获得成功。
然而,到1925年,这些问题看起来都没有希望了。
这两个都是没有希望的问题
G odel和Cohen的实际结构表明
问题在形式上是无法解决的。
我在G odel的宇宙L:
选择的射影公理成立。
I投射连续统假设成立。
我在科恩对L的放大中(实际给出的科恩为ch的失败定义的蓝图):
选择的射影公理是假的。
投射连续统假设是错误的。
这解释了为什么这些问题如此困难。
但是直觉告诉我这些问题是可以解决的
正确。
意外的纠缠
定理(1984年)
假设红衣主教中有无限多的伍德。然后:
I投射连续统假设成立。
定理(1985年:马丁-斯蒂尔)
假设红衣主教中有无限多的伍德。然后:
选择的射影公理成立。
我们现在有了Vω+1和射影几何的正确概念
集合。
这个概念产生了射影集的公理。
I这些(决定性)公理反过来又与
(并由此而来)大基数公理。
但是Vω+2呢?甚至是V本身?
逻辑可定义性
可定义的幂集
每个集合x,PDef(X)表示所有y个⊆ X的集合,使得y
在结构(X,∑)中可由X中的参数逻辑定义。
I PDef(X)是X的子集的集合
X本身固有的,
I对P(X ), P是X的所有子集的集合。
Vω+1的所有射影子集的集合恰好是
给出者:
PDef(Vω+1)
有效累积层级:L
集合的累积层次
累积层次由α上的归纳定义如下。
1.V0 = ∅.
2.Vα+1 = P(Vα)。
3.如果α是一个极限序数,那么Vα =Sβ<α Vβ。
I V是所有集合X的类,使得X ∈ Vα对于某个α。
哥德尔的可构造宇宙,L
通过对α的归纳定义Lα如下。
1.L0 = ∅.
2.Lα+1 = PDef(Lα)。
3.如果α是一个极限序数,那么lα=∞{ lββ<α}。
i1是所有集合X的类,使得X ∈ Lα对于某个α。
V缺失的公理?
公理:V = L
假设X是一个集合。那么X ∈ L。
定理(哥德尔:1940)
假设V = L,那么连续统假设成立。
我假设V = L有一个科恩蓝图,那么:
公理V = L必须成立,蓝图是琐碎的。
要求
采用公理V = L完全否定了
科恩的方法。
我想这可能是解决办法吗?
不,有一个严重的问题。
公理V = L和大基数
定理(斯科特:1961年)
假设V = L。那么就没有可测量的基数。
事实上没有(真正的)大枢机主教。
我假设V = L。那么红衣主教中没有伍德。
显然:
公理V = L是假的。
自然的推测
也许关键是通过使用
扩展可定义幂集运算的大型基数。
但是有一个替代的方法,它基于简单的利用大基数直接推广射影集合。
射影集的另一种定义
观察
Vω+1与康托集同胚,拓扑是开的
集合给定的Vω+1
On,a = {X ⊆ Vω X ∩ Vn = a}
作为基本开集,其中n < ω,a ∈ Vn+1。
I vω+1的射影子集恰好是生成的集合
从开集和收盘下操作:
I .通过连续函数拍摄图像
F : Vω+1 → Vω+1。
我接受补充。
这个定义适用于任何拓扑空间。
特别是,这将射影集的概念扩展到
欧几里得空间 Rn.
泛拜尔集
定义(冯-马吉德-伍丁)
一套一套⊆ Rn
是普遍拜尔如果:
I对于所有的拓扑空间ω
I对于所有连续函数π:ω→Rn;π乘A的原像在ω空间中具有Baire性质。
我普遍认为拜尔集具有拜尔性质
我简单地取ω= Rnπ是恒等式。
我普遍认为贝尔集是勒贝格可测的。
定理
假设V = L,那么每一个集合A ⊆ R都是a的普遍象
由连续函数构成的集合
F : R → R。
其中⊆ R
将l相对于⊆ R
假设一个⊆ R .通过对α的归纳定义Lα(A,r)如下:
1.L0(A,R)= vω+1 ∨{ A },
2.(后继情况)Lα+1(A,R) = PDef(Lα(A,R)),
3.(极限情况)Lα(A,R)= ∨{ lβ(A,R) β < α}。
i1(A,R)是所有集合X的类,使得X ∈ Lα(A,R)为
一些序数α。
I P(R) ∩ Lω1
(A,R)是包含A和的最小σ-代数
由连续函数f : R → R在向下闭。
I如果B ⊆ R和B ∈ L(A,r)那么L(B,R) ⊆ L(A,r)。所以:
I P(R) ∩ L(A,R)在连续函数的向下是闭的
F : R → R。
泛拜尔集是终极推广
投射集的
定理
假设在红雀和红雀中有一个适当的类
假设⊆ R是万能的贝尔。
那么每一个集合B ∈ L(A,R) ∩ P(R)都是泛Baire。
这样,每一个射影集都是泛贝尔的。
我清楚地知道在红衣主教中存在着一个适当的阶层。
定理
假设在红衣主教中有一个适当的木类。
(1)(马丁-斯蒂尔)假设⊆ R是泛拜尔。
我那时一副志在必得的样子。
(2)(钢)设一个⊆ R × R是泛拜尔。
那么A有一个选择函数,这个函数是通用的。
I因此L(A,R) = AD,其中AD是确定性公理。
度量泛Baire集的复杂性
定义
假设A和B是r的子集。
1.A是弱Wadge可约为B,A ≤Wadge B,如果有
一个函数π : R → R使得:
I π在R Q上连续。
我要么A = π−1
或A = R π−1[B]。
2.a和B是弱Wadge双可约的,如果B and B≤沃奇。
3.A的弱Wadge度是所有的等价类
用a弱Wadge双可约的集合。
如果一个弱Wadge可简化为B and B是普遍拜尔
那么A是万能的拜尔。
深层构造的标志
定理(马丁-斯蒂尔,马丁,瓦奇)
假设在红雀中有一个适当的类。
那么泛Baire集的弱Wadge度为
按弱Wadge可约性线性排序,而且这是一个秩序井然。
投机
也许投射集的这种最终推广可以导致
我们对公理V = L的最终概括
我怎么会?
定义公理:V = L而不定义L
一个句子ϕ是一个σ2句子,如果它的形式是:
I存在一个序数α,使得vα=ψ;
为了某句话ψ。
对于每个序数α,设
Nα = ∩{M M是传递的,M = ZFC幂集,
OrdM = α}。
其中:
如果对每个a ∈ M有一个⊂ M,则集合m是传递的
引理
以下是等效的。
(1) V = L。
(2)对于每个σ2-句子ϕ,如果V = ϕ,则存在一个
可数序数α使得Nα = ϕ.
如果我们需要在一个(2)的改写。
G odel的传递类HOD
定义
HOD是所有集合X的类,使得存在α ∈ Ord和M ∈ Vα使得
1.X ∈ M,M是传递的。
2.M的每个元素在Vα中从序数可定义参数。
对于每个集合b,都有一个最小传递集TC(b ),它包含b作为元素。
为什么是霍德?
假设N是ZF的一个模型。让霍登·⊆被定义为
那么对于每个b ∈ N,以下等式是等价的:
1.b ∈ HODN。
2.(TC(b))N的每个元素
可在N中用参数定义
从n的序数中。
HODL(阿拉伯文)
和可测量的枢机主教
定义
假设一个⊆ R .然后HODL(A,r)
这个班被称为
定义在L(A,R)内。
选择的公理必须在HODL成立
I即使L(A,R) = AD。
定理(索洛维:1967年)
假设⊆ R和L(A,R) = AD。
然后Vω1
在HODL是一个可度量的基数(A,R).
索洛维定理给出了第一个联系
决定性公理(AD)和大基数公理。
HODL(阿拉伯文)
和红衣主教中的伍德
定理
假设在红衣主教中有一个适当的类
a是全球通用的Baire。
我然后Vω1
是HODL最不可测的基数(A,R).
定义
假设⊆ R是泛贝尔。
那么θL(A,R)
序数α的上确界是这样的吗
一个满射,π : R → α,使得π ∈ L(A,R)。
IθL(A,R)是衡量一个
定理
假设在红衣主教中有一个适当的类
a是全球通用的Baire。
I然后θL(A,R)
是HODL的伍丁枢机主教.
公理V =终极-L
在基数中,一个伍德的存在可以用一个σ2-句。
I Woodin枢机主教明显存在于V;如果⊆ R是泛贝尔的,并且有一个适当的类
那就去找红衣主教吧
HODL(阿拉伯文)
=“红衣主教中有一个伍德”。
V =极限-L的公理
在红衣主教中有一个适当的等级。
对于每个σ2句子的ϕ,如果ϕ在v中成立,则有一个
贝尔普遍设定了一个⊆ R
HODL(阿拉伯文)
|= ϕ.
这只是等级相似
假设在红雀中有一个适当的类。然后是
以下是等效的:
I V =终极-L。
我假设ψ是一个句子,并且存在一个序数α
那Vα = ψ。
那么存在一个普遍的贝尔集合⊆ R,使得
HODL(阿拉伯文)
= "存在α使得Vα = ψ"
V = Ultimate-L的一些结果
定理(V =极限-L)
连续统假说成立。
定理(V =极限-L)
V = HOD。
定理(V =极限-L)
设γ∞是⊆ R的所有泛贝尔集的集合。那么
Γ∞6 = P(R)∩L(γ∞,R)
如果V =极限-L,则:
I选择公理在L(γ∞,R)中成立。
I这是对V = Ultimate-L的事实的概括
如果V = L,则存在实数的射影良序。
公理V = Ultimate-L和Cohen方法
我想V = Ultimate-L有一个科恩蓝图。
然后:
I公理V =终极-L必须成立,蓝图是琐碎。
I公理V =终极-L解决(模公理infinity)所有关于“小”集合(如Vω+2)的句子
已经被科恩的方法证明是独立的。
要求
采用公理V = Ultimate-L完全否定了科恩方法的衍生。
但是,公理V = Ultimate-L与所有大的相容吗
基本公理?
是否存在V =极限-L的Scott定理?
大枢机主教的语言:基本嵌入
定义
假设X和Y是传递集。函数j : X → Y是一个
初等嵌入if对于所有逻辑公式
ϕ[x0,。。。,xn]
和所有的a0,.。。,一个∈ X,
(x,∑)= ϕ[a0,。。。,an]当且仅当(y,∈) = ϕ[j(a0)。。。,j(an)]
同构是基本嵌入,但也是唯一的嵌入
(X,∑)和(Y,∑)的同构是平凡的。
引理
设j : Vα → Vβ是初等嵌入。然后是
以下是等效的。
(1) j不是同一性。
(2)存在一个序数η < α使得j(η) 6= η。
I CRT(j)表示最小序数η,使得j(η) 6= η。
可扩展基数和超紧基数
定义(莱因哈特:(1974年))
假设δ是一个基数。
那么δ是可扩基数,如果对于每个λ > δ
存在初等嵌入
j : Vλ+1 → Vj(λ)+1
使得CRT(j) = δ并且j(δ) >λ
定义(索洛维,莱因哈特:由马吉德(1971)重新表述)
假设δ是一个基数。
那么δ是一个超紧基数,如果对于每个λ > δ 存在δ < λ < δ和一个初等嵌入
j : Vλ +1 → Vλ+1
使得CRT(j) = δ并且j(δ ) = δ。
弱扩张模型
定义
假设N是一个传递类,N包含序数,并且n是ZFC的典范。
那么N是δ的弱扩张模型是超紧的,如果对于每个γ > δ,存在δ < λ < δ和一个基本的
把...嵌入
π : Vλ +1 → Vλ+1
使得CRT(π) = δ¯, π(δ)= δ,并且使得
I π(N ∩ Vλ ) = N ∩ Vλ。
I π (N ∩ Vλ ) ∈ N。
假设N是δ的弱扩张模型是超紧的,并且α ≥ δ+.
I N由N ∩ Vα唯一指定。
I N是σ2-可由N ∩ Vα定义的。
弱扩张模型理论是v理论的一部分。
δ以上的大基数是向下绝对到弱
δ is超紧的扩张模型
定理
假设N是δ是超紧的弱扩张模型,κ > δ,并且κ是可扩基数。
那么κ是n中的可扩展基数。
定理
假设N是δ是超紧的弱扩张模型,κ > δ,而且κ是一个超紧基数。
那么κ是n中的超级基数。
对于所有大的基本概念,都有这种概括。
普遍性定理
定理(普遍性定理)
假设N是δ是超紧的弱扩张模型,
α > δ是一个极限序数
j : Vα+2 → Vj(α)+2
是一种初等嵌入,使得δ < CRT(j)。然后:
I j(N ∩ Vα) = N ∩ Vj(α).
I j (N ∩ Vα) ∈ N。
一.结论:斯科特的观点不能一概而论
定理对任何公理成立在一些弱扩张δ的模型是超紧的,对于任何δ。
终极L猜想
终极L猜想
(ZFC)假设δ是可扩基数。然后(可证明地)
有一个传递类N,使得:
1.n是δ是超紧的弱扩张模型。
2.N = "V = Ultimate-L "。
终极L猜想意味着没有一般化
斯科特定理到公理V =终极-L。
我通过普遍性定理。
终极L猜想是一个存在数论声明。
如果它是不可判定的,那么它一定是假的。
要求
终极L猜想要么是真的,要么是假的,它不可能毫无意义。
集合论面临两种未来之一
终极L猜想简化了整个后科恩
关于集合论真理的争论只涉及一个问题
我必须有一个答案。
未来1:终极-L猜想成立。
那么公理V = Ultimate-L很可能是丢失的密钥
v的公理。
这个公理没有斯科特定理的推广
V =终极-L。
所有被证明无法解决的问题
Cohen方法是模大基数公理分解的。
未来2:终极-L猜想是假的。
然后,我编写程序,通过归纳
成功理解Vω+1和投射集失败。
简化版
可构造宇宙L
定义Def()为一个包含所有X子集的集合。
一个X的子集x位于Def(X)当且仅当存在一个一阶逻辑公式φ和u₀,u₁,u₂,……∈X
使得x = {y∈X :φˣ[y,u₀,u₁,u₂,……]
然后:
L₀=∅
L₁=Def(L1)={∅}=1
Ln+1=Def(Ln)=n
Lω=∪_k<ω Lω
Lλ=∪_k<λ λ is a limit ordinalג是极限序数
L=∪_k Lk,k跑遍所有序数
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