Өлшемді шектеу аксиомасы - Axiom of limitation of size

жазбаға қараңыз
Джон фон Нейман

Жылы жиынтық теориясы, мөлшердің шектелу аксиомасы ұсынған Джон фон Нейман оның 1925 ж аксиома жүйесі үшін жиынтықтар және сыныптар.[1] Бұл мөлшердің шектелуі тұжырымдамасында кездесетін парадокстарды болдырмайтын принцип жиынтық теориясы кейбір сыныптар өте үлкен болатындығын түсіну арқылы. Фон Нейман парадокстардың осы үлкен сыныптардың сынып мүшелері болуына жол беруінен туындайтынын түсінді.[2] Кластың мүшесі болып табылатын класс жиын болып табылады; жиын емес класс - бұл тиісті сынып. Әр сынып а кіші сынып туралы V, барлық жиынтықтардың класы.[a] Өлшемді шектеу аксиомасы класс дегеніміз, егер ол кіші болса ғана, жиын болады дейді V - яғни оны бейнелейтін функция жоқ үстінде V. Әдетте, бұл аксиома балама форма: Егер оны бейнелейтін функция болса ғана класс - бұл тиісті класс V.

Фон Нейманның аксиомасы аксиомаларын білдіреді ауыстыру, бөлу, одақ, және жаһандық таңдау. Бұл ауыстыру, біріктіру және жаһандық таңдау үйлесіміне тең Фон Нейман-Бернейс-Годель жиынтығы теориясы (NBG) және Морз-Келли жиынтығы теориясы. Кейінірек сынып теорияларының экспозициялары, мысалы Пол Бернейс, Курт Годель, және Джон Л.Келли - фон Нейманның аксиомасына емес, ғаламдық таңдауға балама ауыстыру, біріктіру және таңдау аксиомасын қолдану.[3] 1930 жылы, Эрнст Зермело көлемнің шектеу аксиомасын қанағаттандыратын жиын теориясының анықталған модельдері.[4]

Авраам Фраенкел және Азриэль Леви көлемді шектеу аксиомасы «өлшем доктринасының» барлығын қамтымайды деп мәлімдеді, өйткені ол қуат жиынтығы аксиома.[5] Майкл Халлетт көлемдік доктринаның шектелуі қуат жиынтығы аксиомасын ақтамайды және «фон Нейманның [қуат жиынтығының кішілігі туралы] айқын жорамалы Зермело, Фраенкель және Левидің түсініксіз жасырылғанынан гөрі басым болып көрінеді деп сендірді. жасырын электр қондырғыларының кішілігі туралы болжам ».[6]

Ресми мәлімдеме

Өлшемді шектеу аксиомасының әдеттегі нұсқасы - класс егер оны функцияны бейнелейтін функция болса ғана тиісті класс болып табылады. V - деп көрсетілген ресми тіл жиынтық теориясы:

Годель үлкен айнымалылар барлық кластарға, ал кіші әріптер айнымалылар барлық жиындарға қатысты болатыны туралы конвенцияны енгізді.[7] Бұл конвенция бізге жазуға мүмкіндік береді:

  • орнына
  • орнына

Годельдің конвенциясымен өлшемді шектеу аксиомасын жазуға болады:

Аксиоманың салдары

Фон Нейман көлемді шектеу аксиомасы мынаны білдіретінін дәлелдеді ауыстыру аксиомасы, оны келесі түрде көрсетуге болады: Егер F функциясы болып табылады және A жиынтық, содан кейін F(A) жиынтық. Бұл қайшылықпен дәлелденді. Келіңіздер F функция болуы және A жиынтық болу Мұны ойлаңыз F(A) тиісті сынып. Содан кейін функция бар G бұл карталар F(A) үстінде V. Бастап құрама функция G ∘ F карталар A үстінде V, өлшемді шектеу аксиомасы мұны білдіреді A қайшы келетін тиісті сынып A жиынтық болу. Сондықтан, F(A) жиынтық. Бастап ауыстыру аксиомасы бөлу аксиомасын білдіреді, мөлшердің шектелу аксиомасын білдіреді бөлу аксиомасы.[b]

Фон Нейман да оның аксиомасы осыны білдіретіндігін дәлелдеді V бола алады жақсы тапсырыс. Дәлел оны қайшылықпен дәлелдеуден басталады Орд, барлық сынып әскери қызметкерлер, тиісті сынып. Мұны ойлаңыз Орд жиынтық. Бұл солай өтпелі жиынтық ∈ жақсы реттелген, ол реттік болып табылады. Сонымен Орд ∈ Ордқайшы келеді Орд well жақсы тапсырыс берген. Сондықтан, Орд тиісті сынып. Сонымен, фон Нейманның аксиомасы функцияның бар екендігін білдіреді F бұл карталар Орд үстінде V. Жақсы реттілікті анықтау үшін V, рұқсат етіңіз G кіші сыныбы болыңыз F реттелген жұптардан тұрады (α,хМұндағы α ең кіші β болатындай, (β,х) ∈ F; Бұл, G = {(α,х) ∈ F : ∀β ((β,х) ∈ F ⇒ α ≤ β)}. Функция G Бұл жеке-жеке хат алмасу іші Орд және V. Сондықтан, х < ж егер G−1(х) <G−1(y) жақсы реттілікті анықтайды V. Бұл жақсы тапсырыс ғаламдықты анықтайды таңдау функциясы: Рұқсат етіңіз Инф (х) бос емес жиынның ең кіші элементі болуы керек х. Бастап Инф (х) ∈ х, бұл функция. элементін таңдайды х бос емес жиынтық үшін х. Сондықтан, Инф (х) - бұл ғаламдық таңдау функциясы, сондықтан Фон Нейманның аксиомасы мұны білдіреді жаһандық таңдау аксиомасы.

1968 жылы, Азриэль Леви фон Нейманның аксиомасы мұны білдіретінін дәлелдеді бірігу аксиомасы. Біріншіден, ол біріктіру аксиомасын қолданбай, кез-келген ординал жиынтығының жоғарғы шегі болатындығын дәлелдеді. Содан кейін ол картаға түсіретін функцияны қолданды Орд үстінде V егер екенін дәлелдеу үшін A жиын, содан кейін ∪ A - жиынтық.[8]

Ауыстыру, жаһандық таңдау және бірігу аксиомалары (басқа аксиомалармен NBG ) мөлшердің шектелу аксиомасын білдіреді.[c] Демек, бұл аксиома ауыстырудың, жаһандық таңдаудың және NBG-де бірігудің үйлесіміне баламалы Морз-Келли жиынтығы теориясы. Бұл жиынтық теориялар тек өлшем аксиомасын ауыстыру аксиомасын және таңдау аксиомасының түрін алмастырды, өйткені фон Нейманның аксиома жүйесінде біріктіру аксиомасы бар. Левидің бұл аксиоманың артық екендігінің дәлелі көптеген жылдардан кейін пайда болды.[9]

NBG аксиомалары әдеттегіге ауыстырылған жаһандық таңдау аксиомасы таңдау аксиомасы өлшемнің шектелуі аксиомасын білдірмейді. 1964 жылы, Уильям Б. Истон қолданылған мәжбүрлеу салу модель таңдау аксиомасына ауыстырылған ғаламдық таңдауымен NBG.[10] Истон моделінде V болмайды сызықты тапсырыс, сондықтан оны жақсы тапсырыс беру мүмкін емес. Демек, бұл модельде өлшемді шектеу аксиомасы сәтсіздікке ұшырайды. Орд салыстыруға болмайтын тиісті сыныптың мысалы V өйткені (жоғарыда дәлелденгендей) егер функцияны бейнелеу болса Орд үстінде V, содан кейін V жақсы тапсырыс беруге болады.

NBG аксиомалары ауыстырудың аксиомасымен ауыстырудың әлсіз аксиомасымен ауыстырылған, өлшемнің шектелу аксиомасын білдірмейді. Анықтаңыз ретінде - шексіз бастапқы реттік, бұл сонымен қатар кардинал ; нөмірлеу басталады , сондықтан 1939 жылы Годель Л.ωω, ішкі бөлігі құрастырылатын ғалам, болып табылады ZFC айырбаспен ауыстырылған ауыстырумен.[11] Оны NBG моделіне бөлу арқылы ауыстырумен, ауыстырумен ауыстыру үшін, оның кластары L жиынтығы болсынωω + 1, олар L-дің құрылымдық жиынтықтары болып табыладыωω. Бұл модель NBG сыныптық аксиомаларын қанағаттандырады, өйткені осы аксиомалардың берілген айнымалыларын L мәніне дейін шектеуωω өндіреді даналар бөлу аксиомасы, ол Л.[d] Ол жаһандық таңдау аксиомасын қанағаттандырады, өйткені L-ге жататын функция барωω + 1 бұл карталар sω L-геωω, бұл Л.ωω жақсы тапсырыс берілген.[e] Шектеу аксиомасы сәтсіздікке ұшырайды, себебі тиісті класс {ωn : n ∈ ω} түпнұсқаға ие , сондықтан оны L-ге салыстыру мүмкін емесωω, ол кардиналға ие .[f]

Фон Нейман 1923 жылы Зермелоға жазған хатында өзінің аксиомасының бірінші нұсқасын айтқан: Сынып дегеніміз және егер олардың арасында жеке-жеке сәйкестік болса ғана тиісті сынып. V.[2] Өлшемді шектеу аксиомасы фон Нейманның 1923 жылғы аксиомасын білдіреді. Сондықтан, бұл барлық тиісті сыныптардың бар екендігін білдіреді теңдестірілген бірге V.

Өлшемді шектеу аксиомасы фон Нейманның 1923 жылғы аксиомасын білдіретінінің дәлелі —

Дәлелдеу үшін бағыт, рұқсат етіңіз сынып болу және -дан бір-біріне хат алмасу дейін Бастап карталар үстінде өлшемді шектеу аксиомасы мұны білдіреді тиісті сынып.

Дәлелдеу үшін бағыт, рұқсат етіңіз тиісті сынып бол. Біз жақсы тапсырыс берілген сыныптарды анықтаймыз және және салу реттік изоморфизмдер арасында және Сонда изоморфизм реті дейін арасындағы сәйкестік болып табылады және

Өлшемді шектеу аксиомасы функцияның бар екендігін білдіретіні жоғарыда дәлелденді бұл карталар үстінде Сондай-ақ, кіші сыныбы ретінде анықталды бұл арасындағы сәйкестік және Бұл жақсы тапсырыс беруді анықтайды егер Сондықтан, изоморфизм болып табылады дейін

Егер жақсы тапсырыс берілген сынып, оның тиісті сегменттері кластар болып табылады қайда Қазір барлық тиісті бастапқы сегменттер жиынтығы болатын қасиетке ие. Бастап бұл сипат сақталады Реттік изоморфизм бұл қасиеттің сақталуын білдіреді Бастап бұл сипат сақталады

Изоморфизмнің ретін алу үшін дейін келесі теорема қолданылады: Егер сәйкес сынып және тиісті бастапқы сегменттер болып табылады жиындар, онда изоморфизмнің реті бар дейін [g] Бастап және теореманың гипотезасын қанағаттандырады, ретті изоморфизмдер бар және Демек, реттік изоморфизм арасындағы сәйкестік болып табылады және

Зермелоның модельдері және мөлшердің шектелу аксиомасы

жазбаға қараңыз
Эрнст Зермело 1900 жж

1930 жылы Зермело жиындар теориясының модельдері туралы мақала жариялады, онда оның кейбір модельдері мөлшердің шектелу аксиомасын қанағаттандыратынын дәлелдеді.[4] Бұл модельдер кіріктірілген ZFC көмегімен кумулятивті иерархия Vα, арқылы анықталады трансфинитті рекурсия:

  1. V0 = ∅.[h]
  2. Vα + 1 = Vα ∪ P(Vα). Яғни одақ туралы Vα және оның қуат орнатылды.[мен]
  3. Limit шегі үшін: Vβ = ∪α <β Vα. Бұл, Vβ Алдыңғылардың бірігуі Vα.

Зермело форманың модельдерімен жұмыс жасады Vκ мұндағы κ - а кардинал. Модельдің сыныптары болып табылады ішкі жиындар туралы Vκ, ал модельдің ∈-қатынасы - стандартты ∈-қатынас. Модель жиынтығы кластар болып табылады X осындай X ∈ Vκ.[j] Зермело кардиналдарды анықтады Vκ қанағаттандырады:[12]

Теорема 1. А класы X | және егер болса ғана жиынтығыX| <κ.
Теорема 2. |Vκ| = κ.

Әр сыныптың ішкі бөлігі болғандықтан Vκ, 2-теорема әр сыныпты білдіреді X бар түпкілікті ≤ κ. Мұны 1-теоремамен ұштастыра отырып дәлелдейтін болсақ, кез-келген тиісті сыныпта κ мән бар. Демек, әрбір тиісті сыныпты жеке-жеке корреспонденцияға салуға болады Vκ. Бұл корреспонденцияның ішкі жиыны болып табылады Vκ, демек, бұл модель класы. Сондықтан модельдің өлшемінің шектелу аксиомасы орындалады Vκ.

Бұл туралы теорема Vκ жақсы тапсырыс болуы мүмкін тікелей дәлелдеді. Κ - кардиналдың реттік κ және | болғандықтанVκ| = κ, а бар жеке-жеке хат алмасу κ және аралығында Vκ. Бұл корреспонденцияның тәртібі жақсы Vκ. Фон Нейманның дәлелі жанама. Ол пайдаланады Бурали-Форти парадоксы қарама-қайшылықпен дәлелдеу үшін барлық ординалдар класы тиісті сынып болып табылады. Демек, өлшемді шектеу аксиомасы барлық ординалдар класын барлық жиындар класына түсіретін функцияның бар екендігін білдіреді. Бұл функция жақсы реттілікті тудырады Vκ.[13]

Үлгі Vω

1 және 2 теоремалардың кейбіреулеріне сәйкес келетіндігін көрсету Vκ, алдымен жиынның тиесілі екенін дәлелдейміз Vα онда ол барлық кейінгіге жатады Vβнемесе баламалы: Vα ⊆ Vβ α ≤ β үшін. Мұны дәлелдейді трансфиниттік индукция β:

  1. β = 0: V0 ⊆ V0.
  2. Β + 1 үшін: индуктивті гипотеза бойынша, Vα ⊆ Vβ. Демек, Vα ⊆ Vβ ⊆ Vβ ∪ P(Vβ) = Vβ + 1.
  3. Β шегі үшін: Егер α <β болса, онда Vα ⊆ ∪ξ <β Vξ = Vβ. Егер α = β болса, онда Vα ⊆ Vβ.

Жинақтар жинақталған иерархияға қуат жиынтығы арқылы енеді P(Vβstep + 1 қадамында. Келесі анықтамалар қажет болады:

Егер х жиынтық, дәреже (х) ең кіші реттік is болады х ∈ Vβ + 1.[14]
The супремум суп А арқылы белгіленетін А реттік қатарының жиынтығы, ең кіші реттік is, сондықтан барлық α ∈ А үшін α ≤ β болады.

Зермелоның ең кішкентай моделі Vω. Математикалық индукция мұны дәлелдейді Vn болып табылады ақырлы барлығына n <ω:

  1. |V0| = 0.
  2. |Vn+1| = |Vn ∪ P(Vn)| ≤ |Vn| + 2 |Vn|, содан бері ақырғы Vn индуктивті гипотезамен шектелген.

1-теореманың дәлелі: жиынтық X кіреді Vω арқылы P(Vn) кейбіреулер үшін n <ω, сондықтан X ⊆ Vn. Бастап Vn ақырлы, X ақырлы. Керісінше: Егер сынып X ақырлы, рұқсат етіңіз N = sup {ранг (х): х ∈ X}. Шенінен бастап (х) ≤ N барлығына х ∈ X, Бізде бар X ⊆ VN+1, сондықтан X ∈ VN+2 ⊆ Vω. Сондықтан, X ∈ Vω.

2-теореманың дәлелі: Vω болып табылады шексіз ұлғаюдың көптеген ақырлы жиынтығы. Демек, оның маңыздылығы бар , бұл ω-ге тең фон Нейманның кардиналды тағайындауы.

Жиындары мен кластары Vω -ден басқа NBG аксиомаларын қанағаттандырады шексіздік аксиомасы.[k]

Модельдер Vκ мұндағы κ - қол жетімді емес кардинал

Шектіліктің екі қасиеті үшін 1 және 2 теоремаларды дәлелдеу үшін пайдаланылды Vω:

  1. Егер λ ақырғы кардинал болса, онда 2λ ақырлы.
  2. Егер A | сияқты реттіліктің жиынтығыA| ақырлы, ал α барлық α ∈ үшін ақырлыA, содан кейін супA ақырлы.

Шексіздік аксиомасын қанағаттандыратын модельдерді табу үшін «ақырлы» мәнін «<κ» орнына қойып, анықтайтын қасиеттерді шығарыңыз қол жетімді емес кардиналдар. Card> ω және: егер кардиналға қатты қол жетімді емес болса және:

  1. Егер λ λ <κ болатындай кардинал болса, онда 2λ <κ.
  2. Егер A | сияқты реттіліктің жиынтығыA| <κ, және α <κ барлық α ∈ үшінA, содан кейін супA <κ.

Бұл қасиеттер κ төменнен жету мүмкін емес екенін растайды. Бірінші қасиетке κ қуат жиынтығына жету мүмкін емес дейді; екіншісі κ ауыстыру аксиомасына жету мүмкін емес дейді.[l] Ω алу үшін шексіздік аксиомасы қажет болатындай, қол жетпейтін кардиналдарды алу үшін аксиома қажет. Зермело қол жетпейтін кардиналдардың шексіз реттілігінің болуын болжады.[м]

Егер κ қатты қол жетімді емес кардинал болса, онда трансфиниттік индукция | дәлелдейдіVα| барлық α <κ үшін <κ:

  1. α = 0: |V0| = 0.
  2. Α + 1 үшін: |Vα + 1| = |Vα ∪ P(Vα)| ≤ |Vα| + 2 |Vα| = 2 |Vα| <κ. Соңғы теңсіздік индуктивті гипотезаны қолданады және κ қол жетімді емес.
  3. Α шегі үшін: |Vα| = |∪ξ <α Vξ| ≤ sup {|Vξ| : ξ <α} <κ. Соңғы теңсіздік индуктивті гипотезаны қолданады және κ қол жетімді емес.

1-теореманың дәлелі: жиынтық X кіреді Vκ арқылы P(Vα) α <κ үшін, сондықтан X ⊆ Vα. | БастапVα| <κ, аламыз |X| <κ. Керісінше: егер сынып X бар |X| <κ, β = sup {ранг (болсын)х): х ∈ X}. Κ қол жетімді емес болғандықтан, |X| <κ және дәреже (х) барлығына <κ х ∈ X білдіреді β = sup {ранг (х): х ∈ X} <κ. Шенінен бастап (х) ≤ β бәріне х ∈ X, Бізде бар X ⊆ Vβ + 1, сондықтан X ∈ Vβ + 2 ⊆ Vκ. Сондықтан, X ∈ Vκ.

2-теореманың дәлелі: |Vκ| = |∪α <κ Vα| ≤ sup {|Vα| : α <κ}. Бұл супремум mum болсын. Супремумдағы әрбір реттік нөмір κ -ден кіші болғандықтан, бізде β ≤ κ болады. Β <κ деп қабылдаңыз. Сонда inal <λ <κ болатын кардинал is бар; мысалы, λ = 2 болсын| β |. Λ ⊆ бастап Vλ және |Vλ| Супремумда, бізде λ ≤ | барVλ| ≤ β. Бұл β <λ қайшы келеді. Сондықтан, |Vκ| = β = κ.

Жиындары мен кластары Vκ NBG барлық аксиомаларын қанағаттандырады.[n]

Өлшем туралы ілімнің шектелуі

Өлшем доктринасының шектелуі - а эвристикалық жиын теориясының аксиомаларын негіздеу үшін қолданылатын принцип. Толық (қарама-қайшы) түсіну аксиомасының схемасын шектеу арқылы қойылған теориялық парадокстардан аулақ болады:

«олар қолданғаннан гөрі» тым үлкен «бермейтін» жағдайларға.[15]

Егер «үлкенірек» «кардинал өлшемі бойынша үлкен» дегенді білдірсе, онда аксиомалардың көпшілігін негіздеуге болады: бөлу аксиомасы х бұл үлкен емес х. Ауыстыру аксиомасы кескін жиынтығын шығарады f(х) қарағанда үлкен емес х. Біріктіру аксиомасы одақтағы ең үлкен жиынтық мөлшерінен үлкен емес одақ тудырады, бұл одақтағы жиындар санынан көп.[16] Таңдау аксиомасы мөлшері берілген бос емес жиынтықтың өлшемінен үлкен емес таңдау жиынын шығарады.

Өлшем туралы ілімнің шектелуі шексіздік аксиомасын ақтамайды:

пайдаланатын бос жиын және бос жиыннан алынған жиындар ретті мұрагерлік операция. Бұл жиындар ақырлы болғандықтан, осы аксиоманы қанағаттандыратын кез келген жиын, мысалы, ω, бұл жиындардан әлдеқайда үлкен. Фраенкель мен Леви бос жиынтық пен шексіз жиынтықты қарастырады натурал сандар, оның жиынтығы генерациялаудың бастапқы нүктесі ретінде шексіздік және бөліну аксиомалары арқылы тіршілік етеді.[17]

Фон Нейманның өлшемді шектеуге деген көзқарасы өлшемді шектеу аксиомасын қолданады. Айтылғандай Аксиоманың салдары, фон Нейманның аксиомасы бөлу, ауыстыру, бірігу және таңдау аксиомаларын білдіреді. Фраенкель мен Леви сияқты, фон Нейман да өзінің жүйесіне шексіздік аксиомасын қосуы керек еді, өйткені оны басқа аксиомаларынан дәлелдеу мүмкін емес.[o] Фон Нейманның өлшемді шектеуге деген көзқарасы мен Фраенкел мен Левидің көзқарасының арасындағы айырмашылықтар:

  • Фон Нейманның аксиомасы өлшемді шектеуді аксиома жүйесіне енгізіп, көптеген аксиомаларды тіршілік етуді дәлелдеуге мүмкіндік береді. Көлемдік доктринаның шектелуі аксиомаларды дәлелдемеден гөрі келіспеушілікке ашық формальді емес аргументтерді қолданады.
  • Фон Нейман қуат жиынтығы аксиомасын қабылдады, өйткені оны басқа аксиомалардан дәлелдеу мүмкін емес.[p] Фраенкель мен Леви өлшем доктринасының шектелуі қуат жиынтығы аксиомасын ақтайды дейді.[18]

Өлшем доктринасының шектелуі қуат жиынтығы аксиомасын ақтайтындығы туралы келіспеушіліктер бар. Майкл Халлетт Фраенкел мен Леви келтірген дәлелдерді талдады. Олардың кейбір аргументтері өлшемді өлшемнен басқа өлшемдер бойынша өлшейді - мысалы, Фраенкель «жан-жақты» және «кеңейтуге» мүмкіндік береді. Халлетт олардың дәлелдеріндегі кемшіліктер деп санайтын нәрсеге назар аударады.[19]

Содан кейін Халлетт жиындар теориясының нәтижелері шексіз жиынның мөлшері мен оның қуат жиынтығының шамасы арасында байланыс жоқ дегенді білдіреді деген пікір айтады. Бұл өлшем доктринасының шектелуі қуат жиынтығы аксиомасын ақтауға қабілетсіз дегенді білдіреді, өйткені ол үшін қуат жиынтығы қажет х қарағанда «тым үлкен емес» х. Өлшем кардиналды өлшеммен өлшенетін жағдай үшін Халлетт атап өтеді Пол Коэн жұмыс.[20] ZFC моделінен бастап , Коэн built қуат жиынтығының маңыздылығы болатын модель құрды егер теңдік туралы ω емес; әйтпесе, оның маңыздылығы .[21] Ω қуат жиынтығының кардиналында шек жоқ болғандықтан, ω-нің кардинал өлшемі мен арасында ешқандай байланыс жоқ P(ω).[22]

Халлетт сонымен қатар көлемді «жан-жақтылықпен» өлшейтін жағдайды талқылайды, егер ол «шексіз түсіну» немесе «шексіз көлемде» болса, «өте үлкен» деп санайды.[23] Ол шексіз жиынтық үшін біз ғаламның шексіз ауқымынан өтпей-ақ оның барлық ішкі жиынтықтарына ие екендігімізге сенімді бола алмайтынымызды атап өтті. Ол сондай-ақ дәйексөздер келтіреді Джон Л. Белл және Moshé Machover: «... қуат орнатылды P(сен) берілген [шексіз] жиынтық сен шамасына ғана емес пропорционалды сен сонымен қатар бүкіл ғаламның «байлығына» ... »[24] Осы бақылауларды жасағаннан кейін, Халлетт былай дейді: «Біреу жай бар деп күдіктенеді сілтеме жоқ шексіздік (көлемділік) арасындағы а және мөлшері P(а)."[20]

Халлетт көлемдік доктринаның шектелуін жиынтық теориясының көптеген аксиомаларын негіздеу үшін құнды деп санайды. Оның дәлелдері оның шексіздік пен қуат жиынтығын ақтай алмайтындығын ғана көрсетеді.[25] Ол «фон Нейманның [қуат жиынтығының кішілігі туралы] айқын жорамалы Зермело, Фраенкель және Левидің көмескі түрде жасырылғанынан гөрі ұнамды болып көрінеді. жасырын электр қондырғыларының кішілігі туралы болжам ».[6]

Тарих

Фон Нейман жиынтықтарды анықтаудың жаңа әдісі ретінде мөлшердің шектелу аксиомасын жасады. ZFC жиынтықтарды оның аксиомалары арқылы анықтайды. Алайда, қалай Авраам Фраенкел деп атап көрсетті: «аксиомаларында таңдалған процестердің ерікті сипаты З [ZFC] теорияның негізі ретінде логикалық дәлелдермен емес, жиынтық теорияның тарихи дамуымен негізделген ».[26]

ZFC аксиомаларының тарихи дамуы 1908 жылы Зермело парадокстарды жою және оның дәлелін қолдау үшін аксиомаларды таңдаған кезде басталды. дұрыс реттелген теорема.[q] 1922 жылы Авраам Фраенкель және Торальф Школем деп көрсетті Зермелоның аксиомалары жиынның бар екенін дәлелдей алмайды {З0, З1, З2, ...} қайда З0 жиынтығы натурал сандар, және Зn+1 болып табылады Зn.[27] Олар сондай-ақ ауыстырудың аксиомасын енгізді, бұл осы жиынтықтың болуына кепілдік береді.[28] Алайда, қажет болған жағдайда аксиомаларды қосу барлық ақылға қонымды жиынтықтардың болуына кепілдік бермейді және қолдануға қауіпсіз жиындар мен қайшылықтарға әкелетін коллекциялар арасындағы айырмашылықты анықтамайды.

Фон Нейман 1923 жылы Зермелоға жазған хатында «тым үлкен» және қарама-қайшылыққа соқтыруы мүмкін жиынтықтарды анықтайтын теория теориясына көзқарасты көрсетті.[r] Фон Нейман бұл жиынтықтарды критерий арқылы анықтады: «Жиын« өте үлкен », егер ол болса ғана балама Содан кейін ол бұл жиынтықтардың қолданылуын шектеді: «... парадокстарды болдырмау үшін» тым үлкен «[жиындар] рұқсат етілмеген деп жарияланды. элементтер."[29] Фон Нейман бұл шектеуді өзінің критерийімен үйлестіре отырып, өлшемдердің шектеу аксиомасының алғашқы нұсқасын алды, ол сыныптар тілінде былай деп тұжырымдайды: Сынып - егер ол тең мәнді болса ғана тиісті сынып V.[2] 1925 жылға қарай Фон Нейман өзінің аксиомасын өзгертті, «ол тең V «to» -мен салыстыруға болады V «, ол өлшемді шектеу аксиомасын шығарады. Бұл модификация фон Нейманға ауыстыру аксиомасына қарапайым дәлел келтіруге мүмкіндік берді.[1] Фон Нейманның аксиомасы жиынтықтарды салыстыруға болмайтын кластар ретінде анықтайды V. Фон Нейман осы аксиоманың өзінде оның жиынтық теориясы жиынтықтарды толық сипаттамайтындығын түсінді.[лар]

Годель фон Нейманның аксиомасын «үлкен қызығушылық» деп тапты:

«Атап айтқанда, мен оның [фон Нейманның] жиынтығын анықтау үшін қасиет қанағаттандыруы керек қажетті және жеткілікті шартын үлкен қызығушылық тудырады деп санаймын, өйткені ол аксиоматикалық жиындар теориясының парадокстармен байланысын анықтайды. Бұл шарт шынымен де заттардың мәніне жету оның бұрын басқа экзистенциалдық принциптерден біршама алшақ тұрған таңдау аксиомасын білдіретіндігінен көрінеді.Заттарға осылай қарау арқылы мүмкін болатын парадокстармен шектесетін қорытындылар маған өте талғампаз ғана емес, логикалық тұрғыдан өте қызықты.[t] Сонымен қатар, мен тек осы бағытта, яғни қарама-қарсы бағытта жүру арқылы ғана сенемін конструктивизм, дерексіз жиынтық теориясының негізгі мәселелері шешіле ме ».[30]

Ескертулер

  1. ^ Дәлел: рұқсат етіңіз A сынып болу және X ∈ A. Содан кейін X жиынтық, сондықтан X ∈ V. Сондықтан, A ⊆ V.
  2. ^ Фон Нейманның аксиомасын қолданатын дәлел: Let A жиынтық болуы және B бөлу аксиомасымен шығарылатын ішкі класс болуы. Дәлелді қайшылыққа сүйене отырып қолданыңыз B тиісті сынып. Содан кейін функция бар F картаға түсіру B үстінде V. Функцияны анықтаңыз G картаға түсіру A дейін V: егер х ∈ B содан кейін G(х) = F(х); егер х ∈ A  B содан кейін G(х) = ∅. Бастап F карталар A үстінде V, G карталар A үстінде V. Демек, өлшемді шектеу аксиомасы мұны білдіреді A қайшы келетін тиісті сынып A жиынтық болу. Сондықтан, B жиынтық.
  3. ^ Мұны келесі түрде өзгертуге болады: NBG өлшемнің шектелу аксиомасын білдіреді. 1929 жылы фон Нейман аксиома жүйесі кейінірек NBG-ге айналған кезде өлшемнің шектелу аксиомасын білдіретінін дәлелдеді. (Ferreirós 2007, б. 380.)
  4. ^ Аксиоманың берілген айнымалысы «егер және егер болса» оң жағында шектелген. Сондай-ақ, аксиома класының айнымалылары жиынтық айнымалыларға айналады. Мысалы, таптық аксиома болады Аксиомалар класта болады Gödel 1940, б. 5.
  5. ^ Годель функцияны анықтады ординалдар класын картаға түсіреді . Функция (бұл шектеу туралы дейін ) карталар үстінде , және ол тиесілі өйткені бұл конструктивті ішкі жиын . Gödel белгісін қолданады үшін . (Gödel 1940, 37-38, 54 б.)
  6. ^ Қарама-қайшылықтың дәлелі тиісті сынып: Бұл жиынтық деп есептейік. Біріктіру аксиомасы бойынша, жиынтық. Бұл одақ тең , модельдің барлық ординалдардың сәйкес класы, бұл жиынтық болуына қайшы келеді. Сондықтан, тиісті сынып.
    Оған дәлел Функция карталар үстінде , сондықтан Сондай-ақ, білдіреді Сондықтан,
  7. ^ Бұл 7.7 дюймдік теореманың бірінші жартысы Gödel 1940, б. 27. Годель изоморфизм ретін анықтайды арқылы трансфинитті рекурсия:
  8. ^ Бұл стандартты анықтама V0. Зермело жіберді V0 жиынтығы болуы керек урелементтер және егер бұл жиынтықта бір элемент болса, алынған модель өлшемнің аксиомасын қанағаттандыратынын дәлелдеді (оның дәлелі де жұмыс істейді V0 = ∅). Цермело аксиома урелементтер жиынтығынан жасалған барлық модельдер үшін дұрыс емес деп мәлімдеді. (Зермело 1930 ж, б. 38; Ағылшынша аударма: Эвальд 1996 ж, б. 1227)
  9. ^ Бұл Зермелоның анықтамасы (Зермело 1930 ж, б. 36; Ағылшынша аударма: Эвальд 1996 ж, б. 1225). Егер V0 = ∅, бұл анықтама стандартты анықтамаға тең Vα + 1 = P(Vα) бері Vα ⊆ P(Vα) (Кунан 1980, б. 95; Кунен орнына R (α) жазуын қолданады Vα). Егер V0 - бұл урелементтер жиынтығы, стандартты анықтама кезінде уременттерді жояды V1.
  10. ^ Егер X жиын, содан кейін класс бар Y осындай X ∈ Y. Бастап Y ⊆ Vκ, Бізде бар X ∈ Vκ. Керісінше: егер X ∈ Vκ, содан кейін X сыныпқа жатады, сондықтан X жиынтық.
  11. ^ Зермело мұны дәлелдеді Vω шексіздік аксиомасынсыз ZFC-ді қанағаттандырады. NBG сыныптық аксиомалары (Gödel 1940, б. 5) шындық, өйткені Vω оны құрастыратын жиынтық теориясынан алынған жиынтық (дәлірек айтқанда, ZFC). Демек, бөлу аксиомасы ішкі жиындарды шығарады Vω таптық аксиомаларды қанағаттандыратын.
  12. ^ Зермело қол жетімді емес кардиналдарды енгізді Vκ ZFC-ді қанағаттандырар еді. Қуатты орнату және ауыстыру аксиомалары оны қол жетпейтін кардиналдардың қасиеттеріне әкелді. (Зермело 1930 ж, 31-35 б .; Ағылшынша аударма: Эвальд 1996 ж, 1221–1224 бет.) Тәуелсіз, Wacław Sierpiński және Альфред Тарски бұл кардиналдарды 1930 жылы таныстырды. (Sierpiński & Tarski 1930 ж.)
  13. ^ Зермело осы кардиналдар тізбегін жиынтық теориясының парадокстарын түсіндіретін модельдер тізбегін алу үшін пайдаланды, мысалы Бурали-Форти парадоксы және Расселдің парадоксы. Ол парадокстар «тек шатастыруға байланысты» деп мәлімдеді теорияның өзі ... жеке адаммен модельдер оны білдіретін. Бір модельдегі 'ультра шексіз емес немесе супер жиынтық' ретінде көрінетін нәрсе, келесі модельде кардиналды санмен де, реттік типпен де өте жақсы, жарамды жиынтық болып табылады және өзі құрылыстың іргетасы болып табылады жаңа домен [модель]. «(Зермело 1930 ж, 46-47 бет; Ағылшынша аударма: Эвальд 1996 ж, б. 1223)
  14. ^ Зермело мұны дәлелдеді Vκ егер κ қол жетпейтін кардинал болса, ZFC-ді қанағаттандырады. NBG сыныптық аксиомалары (Gödel 1940, б. 5) шындық, өйткені Vκ жиынтығы, оны құрастыратын жиынтық теориясынан шыққан (мысалы, ZFC + шексіз көптеген қол жетімді емес кардиналдар бар). Демек, бөлу аксиомасы ішкі жиындарды шығарады Vκ таптық аксиомаларды қанағаттандыратын.
  15. ^ Жиынтықтары элементтер болатын модель және олардың сыныптары ішкі топтар болып табылады оның барлық аксиомаларын қанағаттандырады, шексіздік аксиомасын қоспағанда, ол орындалмайды, өйткені барлық жиынтықтар ақырлы.
  16. ^ Жиынтықтары элементтер болатын модель және оның сыныптары элементтер болып табылады қуат жиынтығынан басқа оның барлық аксиомаларын қанағаттандырады. Бұл аксиома сәтсіздікке ұшырайды, өйткені барлық жиынтықтар санауға болады.
  17. ^ «... біз, бір жағынан, барлық қайшылықтарды болдырмау үшін осы принциптерді [аксиомаларды] жеткілікті түрде шектеп, екінші жағынан, осы теорияда құндылардың барлығын сақтап қалу үшін оларды жеткілікті түрде кеңейтуіміз керек». (Zermelo 1908, б. 261; Ағылшынша аударма: van Heijenoort 1967a, б. 200) Грегори Мур Зермелоның «аксиоматизациясы, ең алдымен, оның дұрыс реттелген теореманы көрсетуге деген ұмтылысынан туындады ...» деп тұжырымдайды (Мур 1982, 158-160 бб.).
  18. ^ Фон Нейман өзінің аксиома жүйесі туралы кіріспе мақаласын 1925 жылы жариялады (фон Нейман 1925 ж; Ағылшынша аударма: ван Heijenoort 1967c ). 1928 жылы ол өз жүйесін егжей-тегжейлі қарастырды (фон Нейман 1928 ж ).
  19. ^ Фон Нейман өзінің жиынтық теориясының бар-жоғын зерттеді категориялық; яғни оның кез-келген екі моделі болатын мағынадағы жиынтықтарды бірегей анықтайтындығы изоморфты. Ол әлсіздіктің салдарынан категориялық емес екенін көрсетті заңдылық аксиомасы: бұл аксиома модельде бар desc-тізбектердің төмендеуін ғана алып тастайды; модельден тыс төмендеу тізбегі әлі де болуы мүмкін. «Сыртқы» кему реті бар модель мұндай реттілікке ие емес модель үшін изоморфты емес, өйткені бұл соңғы модельде сыртқы кему реттілігіне жататын жиынтықтар үшін изоморфты кескіндер жоқ. Бұл фон Нейманды «жиынтық теориясының категориялық аксиоматизациясы мүлде жоқ сияқты» деген тұжырым жасауға мәжбүр етті (фон Нейман 1925 ж, б. 239; Ағылшынша аударма: ван Heijenoort 1967c, б. 412)
  20. ^ Мысалы, фон Нейманның оның аксиомасы дұрыс реттелген теореманы білдіреді деген дәлелі Бурали-форте парадоксы (фон Нейман 1925 ж, б. 223; Ағылшынша аударма: ван Heijenoort 1967c, б. 398)

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б фон Нейман 1925 ж, б. 223; Ағылшынша аударма: ван Heijenoort 1967c, 397-398 беттер.
  2. ^ а б c Hallett 1984, б. 290.
  3. ^ Бернейс 1937 ж, 66–70 б .; Бернейс 1941 ж, 1-6 бет. Gödel 1940, 3-7 беттер. Келли 1955, 251-273 б.
  4. ^ а б Зермело 1930 ж; Ағылшынша аударма: Эвальд 1996 ж.
  5. ^ Фраенкел, Бар-Хилл және Леви 1973 ж, б. 137.
  6. ^ а б Hallett 1984, б. 295.
  7. ^ Gödel 1940, б. 3.
  8. ^ Леви 1968 ж.
  9. ^ Бұл 43 жылдан кейін пайда болды: фон Нейман өзінің аксиомаларын 1925 жылы айтты, ал Левидің дәлелі 1968 жылы пайда болды. (фон Нейман 1925 ж, Леви 1968 ж.)
  10. ^ Истон 1964 ж, 56а – 64 б.
  11. ^ Gödel 1939, б. 223.
  12. ^ Бұл теоремалар Зермелоның екінші даму теоремасының бөлігі болып табылады. (Зермело 1930 ж, б. 37; Ағылшынша аударма: Эвальд 1996 ж, б. 1226)
  13. ^ фон Нейман 1925 ж, б. 223; Ағылшынша аударма: ван Heijenoort 1967c, б. 398. Тек аксиомаларды қолданатын Фон Нейманның дәлелі тек модельдерге емес, барлық модельдерге қолданылатын артықшылығы бар Vκ.
  14. ^ Кунан 1980, б. 95.
  15. ^ Фраенкел, Бар-Хилл және Леви 1973 ж, 32,137 б.
  16. ^ Hallett 1984, б. 205.
  17. ^ Фраенкел, Бар-Хилл және Леви 1973 ж, б. 95.
  18. ^ Hallett 1984, 200, 202 б.
  19. ^ Hallett 1984, 200–207 б.
  20. ^ а б Hallett 1984, 206–207 беттер.
  21. ^ Коэн 1966 ж, б. 134.
  22. ^ Hallett 1984, б. 207.
  23. ^ Hallett 1984, б. 200.
  24. ^ Bell & Machover 2007, б. 509.
  25. ^ Hallett 1984, 209–210 бб.
  26. ^ Тарихи кіріспе жылы Бернейс 1991 ж, б. 31.
  27. ^ Фраенкель 1922 ж, 230–231 беттер. Школем 1922 ж; Ағылшынша аударма: van Heijenoort 1967b, 296–297 б.).
  28. ^ Ferreirós 2007, б. 369. 1917 жылы, Дмитрий Мириманофф түпкілікті эквиваленттілікке негізделген ауыстыру формасын жариялады (Mirimanoff 1917 ж, б. 49)
  29. ^ Hallett 1984, 288, 290 беттер.
  30. ^ 1957 жылы 8 қарашада Годель жазған хатынан Станислав Улам (Канамори 2003, б. 295)

Библиография

  • Белл, Джон Л .; Machover, Moshé (2007), Математикалық логика курсы, Elsevier Science Ltd, ISBN  978-0-7204-2844-5.
  • Bernays, Paul (1937), «Аксиомалық жиынтық теориясының жүйесі - I бөлім», Символикалық логика журналы, 2 (1): 65–77, дои:10.2307/2268862, JSTOR  2268862.
  • Bernays, Paul (1941), «Аксиомалық жиынтық теориясының жүйесі - II бөлім», Символикалық логика журналы, 6 (1): 1–17, дои:10.2307/2267281, JSTOR  2267281.
  • Bernays, Paul (1991), Аксиоматикалық жиынтық теориясы, Dover Publications, ISBN  0-486-66637-9.
  • Коэн, Павел (1966), Теорияны және үздіксіз гипотезаны орнатыңызБенджамин В. ISBN  978-0-486-46921-8.
  • Истон, Уильям Б. (1964), Тұрақты кардиналдардың өкілеттіктері (Кандидаттық диссертация), Принстон университеті.
  • Феррейрос, Хосе (2007), Ой лабиринті: жиындар теориясының тарихы және оның математикалық ойдағы рөлі (2-ші редакцияланған), Биркхаузер, ISBN  978-3-7643-8349-7.
  • Фраенкел, Авраам (1922), «Zu den Grundlagen der Cantor-Zermeloschen Mengenlehre», Mathematische Annalen, 86 (3–4): 230–237, дои:10.1007 / bf01457986.
  • Фраенкел, Ыбырайым; Бар-Хилл, Ехошуа; Леви, Азриэль (1973), Жинақтар теориясының негіздері (2-ші редакцияланған), Базель, Швейцария: Elsevier, ISBN  0-7204-2270-1.
  • Феррейрос, Хосе (2007), Ой лабиринті: жиындар теориясының тарихы және оның математикалық ойдағы рөлі (2-ші редакцияланған), Биркхаузер, ISBN  978-3-7643-8349-7.
  • Годель, Курт (1939), «Жалпыланған үздіксіз гипотезаның дәйектілігі» (PDF), Америка Құрама Штаттарының Ұлттық Ғылым Академиясының еңбектері, 25 (4): 220–224, дои:10.1073 / pnas.25.4.220, PMC  1077751, PMID  16588293.
  • Годель, Курт (1940), Үздіксіз гипотезаның дәйектілігі, Принстон университетінің баспасы.
  • Халлетт, Майкл (1984), Cantorian жиынтығы теориясы және мөлшердің шектелуі, Оксфорд: Clarendon Press, ISBN  0-19-853179-6.
  • Канамори, Акихиро (2003), «Станислав Улам» (PDF), Соломон Феферман мен Джон В.Доусон, кіші (ред.), Курт Годель Жинақтар, V том: H-Z хат-хабарлары, Кларендон Пресс, 280-300 бет, ISBN  0-19-850075-0.
  • Келли, Джон Л. (1955), Жалпы топология, Ван Ностран, ISBN  978-0-387-90125-1.
  • Кунен, Кеннет (1980), Теорияны орнатыңыз: тәуелсіздікке дәлел, Солтүстік-Голландия, ISBN  0-444-86839-9.
  • Леви, Азриэль (1968), «Фон Нейманның аксиома жүйесі туралы», Американдық математикалық айлық, 75 (7): 762–763, дои:10.2307/2315201, JSTOR  2315201.
  • Мириманофф, Дмитрий (1917), «Les antinomies de Russell et de Burali-Forti et le probleme fonament de la theorie des ansambles», L'Enseignement Mathématique, 19: 37–52.
  • Мур, Григорий Х. (1982), Цермелоның таңдау аксиомасы: оның пайда болуы, дамуы және әсері, Springer, ISBN  0-387-90670-3.
  • Серпьский, Вацлав; Тарски, Альфред (1930), «Sur une propriété caractéristique des nombres қол жетімсіз» (PDF), Fundamenta Mathematicae, 15: 292–300, дои:10.4064 / fm-15-1-292-300, ISSN  0016-2736.
  • Школем, Торалф (1922), «Einige Bemerkungen zur axiomatischen Begründung der Mengenlehre», Matematikerkongressen i Helsingfors ден 4-7 шілде, 1922 ж, 217–232 бб.
    • Ағылшынша аударма: ван Хайенурт, Жан (1967б), «аксиоматизацияланған жиынтық теориясының кейбір ескертулері», Фрегеден Годельге дейін: Математикалық логикадағы дереккөз кітап, 1879-1931 жж, Гарвард университетінің баспасы, 290–301 б., ISBN  978-0-674-32449-7CS1 maint: бірнеше есімдер: авторлар тізімі (сілтеме).
  • фон Нейман, Джон (1925), «Eine Axiomatisierung der Mengenlehre», Reine und Angewandte Mathematik журналы, 154: 219–240.
    • Ағылшынша аударма: ван Хейдженорт, Жан (1967ж), «Жиындар теориясының аксиоматизациясы», Фрегеден Годельге дейін: Математикалық логикадағы дереккөз кітап, 1879-1931 жж, Гарвард университетінің баспасы, 393–413 бет, ISBN  978-0-674-32449-7CS1 maint: бірнеше есімдер: авторлар тізімі (сілтеме).
  • фон Нейман, Джон (1928), «Die Axiomatisierung der Mengenlehre», Mathematische Zeitschrift, 27: 669–752, дои:10.1007 / bf01171122.
  • Зермело, Эрнст (1908), «Untersuchungen über die Grundlagen der Mengenlehre», Mathematische Annalen, 65 (2): 261–281, дои:10.1007 / bf01449999.
    • Ағылшынша аударма: ван Хайенурт, Жан (1967а), «Жиындар теориясының негіздерін зерттеу», Фрегеден Годельге дейін: Математикалық логикадағы дереккөз кітап, 1879-1931 жж, Гарвард университетінің баспасы, 199–215 бб., ISBN  978-0-674-32449-7CS1 maint: бірнеше есімдер: авторлар тізімі (сілтеме).
  • Зермело, Эрнст (1930), «Über Grenzzahlen und Mengenbereiche: neue Untersuchungen über die Grundlagen der Mengenlehre» (PDF), Fundamenta Mathematicae, 16: 29–47, дои:10.4064 / fm-16-1-29-47.
    • Ағылшынша аударма: Эвальд, Уильям Б. (1996), «Жиындардың шекаралық сандары және домендері туралы: жиындар теориясының негізіндегі жаңа зерттеулер», Иммануил Канттан Дэвид Гилбертке дейін: Математика негіздеріндегі дереккөз кітап, Оксфорд университетінің баспасы, 1208–1233 бет, ISBN  978-0-19-853271-2.