Кіріспе

Модель теориясында, көшіру принципі – бір тілдің бір құрылым үшін дұрыс болатын барлық мәлімдемелері басқа құрылым үшін де дұрыс екенін білдіреді. Осы принциптің алғашқы мысалдарының бірі – Лефшец принципі. Ол өрістердің бірінші реттік тіліндегі, комплекс сандар үшін дұрыс болатын кез келген сөйлем, 0 сипаттамасы бар кез келген алгебралық жабық өріс үшін де дұрыс болады демекші.

Тарих

Ауысу принципінің бастапқы түрін Лейбниц "Тұрақтылық заңы" деген атпен сипаттады. Мұнда инфинитезимальдар айқын сандар сияқты "бірдей" қасиеттерге ие болады деп күтіледі. Ауысу принципі тұрақтылық принципінің қатаң формализациясы ретінде де қарастырылуы мүмкін. Осыған ұқсас бейімділіктер Кошиде де кездеседі, ол функциялардың үздіксіздігін (Cours d'Analyse) және Дирак дельта функциясының бір түрін анықтау үшін инфинитезимальдарды қолданды. R бойынша дұрыс әрбір тұжырымның *R бойынша да дұрыс екендігіне қатысты теорема ауысу принципі деп аталады. Ауысу принципінің стандартты емес математиканың қолданылған моделіне байланысты бірнеше нұсқасы бар. Модель теориясы тұрғысынан алғанда, ауысу принципі стандартты модельден стандартты емес модельге бейімдемені элементарлық ендіру (тілдегі барлық мәлімдемелердің шындық мәнін сақтайтын ендіру) немесе кейде шектелген элементарлық ендіру (ұқсас, бірақ тек шектелген кванторлармен мәлімдемелер үшін) деп тұжырымдайды. Егер дұрыс қолданылмаса, ауысу принципі қайшылықтарға алып келуі мүмкін. Мысалы, гипернақты сандар Архимедтік емес реттелген өріс құрайды, ал нақты сандар Архимедтік реттелген өріс құрайтындықтан, Архимедтік емес болу қасиеті ("әрбір оң нақты сан қандай да бір оң бүтін сандан үлкен") алғашқыда ауысу принципіне сәйкес келмейтіндей көрінеді. "Әрбір оң гипернақты сан қандай да бір оң бүтін сандан үлкен" деген тұжырым жалған; алайда дұрыс түсіндіру "әрбір оң гипернақты сан қандай да бір оң гипербүтін сандан үлкен" дегенді білдіреді. Басқаша айтқанда, гипернақты сандар стандартты емес ғаламда өмір сүретін ішкі бақылаушыға Архимедтік болып көрінеді, бірақ ғаламнан тыс сыртқы бақылаушыға Архимедтік емес болып көрінеді. Ауысу принципінің бірінші курс студенттеріне түсінікті болатын тұжырымы – Кейслердің "Элементарлық есептеу: инфинитезимальдік тәсіл" кітабы.

R мен *R арасындағы айырмашылықтар

Алайда, ауысу принципі R мен *R-дің толықтай бірдей мінез-құлқына ие екенін білдірмейді. Мысалы, *R-де ω элементі бар, ал R-де осындай сан жоқ. Бұл мүмкін, себебі осы санның жоқтығын жоғарыда аталған типтегі бірінші реттік тұжырымдама арқылы көрсетуге болмайды. ω сияқты гипернақты сан шексіз үлкен деп аталады; шексіз үлкен сандардың кері шамалары – шексіз кішкентай сандар. Гипернақты сандар *R, нақты сандар R-ді кіші өріс ретінде қамтитын реттелген өріс құрайды. Нақты сандардан өзгеше, гипернақты сандар стандартты метрикалық кеңістік құрамайды, бірақ олардың реті бойынша ретті топологияны қалыптастырады.

Гиперреалдардың құрылымы

Гиперреалдарды аксиомалық немесе конструктивті бағытталған әдістермен дамытуға болады. Аксиомалық тәсілдің мәні – (1) кем дегенде бір инфинитезималь санның бар екенін және (2) көшіру принципінің дұрыстығын тұжырымдау. Келесі тармақта конструктивті тәсілдің егжей-тегжейлі сипаттамасын келтіреміз. Бұл әдіс ultrafilter деп аталатын жиындық-теориялық объект берілген жағдайда гиперреалдарды құруға мүмкіндік береді, бірақ ultrafilter-дің өзі нақты құрастырыла алмайды. Владимир Кановей және Шелах нақты сандар мен олардың барлық шекті қатынастарынан тұратын құрылымның анықталатын, санаулы қаныққан элементарлық кеңейтуін ұсынады. Көшірудің ең жалпы түрі – құрылымдар арасындағы шектелген элементарлық енгізу.