Кіріспе

Математикада, жиынтықтар теориясында, құрастырылатын әлем (немесе Гёдельдің құрастырылатын әлемі), – бұл қарапайым жиынтықтармен толық сипатталатын жиынтықтардың ерекше класы. Бұл конструктивті иерархияның біріндісі. Оны Курт Гёдель 1938 жылғы «Таңдау аксиомасының және жалпыланған континуум гипотезасының тұрақтылығы» атты мақаласында енгізді. Осы мақалада ол құрастырылатын әлемнің ZF жиынтықтар теориясының ішкі моделі екенін (яғни, таңдау аксиомасы жоқ Жермело-Франкель жиынтықтар теориясының ішкі моделі екенін) және таңдау аксиомасы мен жалпыланған континуум гипотезасы құрастырылатын әлемде дұрыс екенін дәлелдеді. Бұл екі мәлімдеме де жиынтықтар теориясының негізгі аксиомаларымен үйлесімді екенін көрсетеді, егер ZF өзі тұрақталған болса. Көптеген басқа теоремалар тек осы екі мәлімдемеден біреуі немесе екеуі де дұрыс болатын жүйелерде ғана орындалатындықтан, олардың тұрақталғандығы маңызды нәтиже болып табылады.

L - ZFC стандартты ішкі моделі

стандартты модель, яғни транзитивті класс және интерпретация нақты элемент қатынасын қолданады, сондықтан ол жақсы негізделген. ішкі модель, яғни ол -тің барлық ординал сандарын қамтиды және -тегі жиындардан басқа "қосымша" жиындары жоқ. Дегенмен, бұл ZFC моделі, яғни келесі аксиомаларды қанағаттандырады:
Регулярлық аксиомасы: Кез келген бос емес жиын элементі бар, мұндағы және қиылыспайтын жиындар. Атап айтқанда, егер , онда , өйткені біз сол элемент қатынасын қолданамыз және жаңа жиындар қосылмаған.
Экстенсионалдылық аксиомасы: Екі жиын бірдей элементтерге ие болса, олар бірдей болады. Егер және -тегі жиындар болса және олардың -тегі элементтері бірдей болса, онда -тің транзитивтілігі бойынша, олардың элементтері бірдей ( -те). Демек, олар тең (-те және осылайша -те).
Бос жиын аксиомасы: {} – жиын. , ол -те. Элемент қатынасы бірдей болғандықтан және жаңа элементтер қосылмағандықтан, бұл -тің бос жиыны.
Жұптастыру аксиомасы: Егер және жиындар болса, онда жиын. Егер және , онда қандай да бір ординал бар, мұндағы және содан кейін . Осылайша, және ол - үшін де, үшін де бірдей мағынаға ие.
Біріктіру аксиомасы: Кез келген жиын үшін жиын бар, оның элементтері элементтерінің элементтерімен дәл сәйкес келеді. Егер , онда оның элементтері -те, ал олардың элементтері де -те. Демек, -тің кіші жиыны. Осылайша, .
Шексіздік аксиомасы: жиын бар, мұндағы -те және кез келген -те болса, онда олардың біріктірілісі де -те болады. Трансфиниттік индукцияны әрбір ординал -те екенін көрсету үшін қолдануға болады. Атап айтқанда, және осылайша .
Бөлу аксиомасы: Кез келген жиын және кез келген қасиет берілгенде, жиын бар. -тің субформулалары бойынша индукция қолданып, -ті қамтитын бар екенін көрсетуге болады және ( егерде және тек егерде болса ғана тура болса) , соңғысы "көрініс принципі" деп аталады). Демек, = . Осылайша, кіші жиын -те.
Алмастыру аксиомасы: Кез келген жиын және кез келген бейнелеу (формальды түрде және көрсетілгенде тура болатын қасиет ретінде анықталған) берілгенде, жиын болады. формуласын -ке қатысты қарастырайық, яғни -тегі барлық кванторлар -мен шектеледі. Бұл формуласынан әлдеқайда күрделі, бірақ ол әлі де шекті формула және -тің бейнелеуі болғандықтан, -тің бейнелеуі болуы керек; осылайша біз -те алмастыруды қолдана аламыз. Сондықтан = -і жиыны және -тің кіші классы. Тағы да , алмастыру аксиомасын қолдана отырып, бұл жиынның кіші жиыны болуы керек екенін көрсетуге болады. Содан кейін, ол элементі екенін көрсету үшін бөлу аксиомасын қолдануға болады.
Күшті жиын аксиомасы: Кез келген жиын үшін жиын бар, мұндағы элементтері кіші жиынтарымен дәл сәйкес келеді. Жалпы, жиынының кейбір кіші жиынтары -те болмайды. Сондықтан, -тің күшті жиынының толық жиыны әдетте -те болмайды. Бізге қажеттісі – күшті жиынның -мен қиылысының -те екенін көрсету. -те алмастыруды қолданып, қиылыс кіші жиыны болатын α бар екенін көрсетуге болады. Содан кейін қиылыс . Осылайша, қажетті жиын -те.
Таңдау аксиомасы: Өзара қиылыспайтын бос емес жиындар жиыны берілгенде, жиын бар ( - үшін таңдау жиыны), оның әрбір мүшесінен дәл бір элементті қамтиды. -тің анықтамалары бойынша және рангі бойынша реттелгенде, -тің анықталатын жақсы реттелуін көрсетуге болады. Осылайша, -тің әрбір мүшесінен ең кіші элементті таңдап, одан жиынын құруға болады.
Ескеріңіз, -тің ZFC моделі екенін дәлелдеу үшін -тің ZF моделі болуы жеткілікті, яғни -те таңдау аксиомасы орындалады деп есептемейміз.

L абсолютті және минималды

Егер ZF-нің кез келген стандартты моделі , онда онда анықталған , онда анықталған сияқты , және , кез келген ординал үшін және сол формулалар мен параметрлер , сондай-ақ , барлық ординалдарды қамтитын ең кіші сынып болып табылады. Шындығында, бұл барлық осындай сыныптардың қиылысы. Егер ZF-нің стандартты моделі болып табылатын жиын болса, онда ординал - бұл жиын ішінде кездесетін ординалдар жиынтығы. Егер ZF-нің стандартты моделі болып табылатын жиын болса, онда ең кіші жиын осындай болады. Бұл жиын ZFC-нің минималды моделі деп аталады. Төменге қарай Ловенхайм-Сколем теоремасын пайдаланып, ең аз модель (егер ол бар болса) саналатын жиын екенін көрсетуге болады. Әрине, кез келген дәйекті теорияда модель болуы керек, сондықтан жинақ теориясының минималды моделі ішінде ZF-ның модельдері болып табылатын жинақтар бар (ZF дәйекті деп есептей отырып). Алайда, бұл жиынтық модельдер стандартты емес. Атап айтқанда, олар қалыпты элемент қатынасын қолданбайды және жақсы негізделмеген. Өйткені " ішінде құралған " және " ішінде құралған " екеуі де нақты нәтиже береді , ал " және " екеуі де нақты , сондықтан бұл ZF моделіне сәйкес келеді және кез келген ZF моделіне сәйкес келеді. Алайда, ZF-тің басқа стандартты моделінде бұл сәйкес келмейді.

L және ірі кардиналдар

Ординалдардың, функцияның немесе басқа құрылымның (яғни формулалардың) болмауына байланысты қасиеттері төмендегенде сақталады. Сондықтан кардиналдардың бастапқы ординалдары тұрақты ординалдарда бастапқы болып қалады. Тұрақты ординалдар тұрақты болып қалады. Әлсіз шекті кардиналдар күшті шекті кардиналдарға айналады, себебі жалпыланған континуум гипотезасы орындалады. Әлсіз қолжетімсіз кардиналдар күшті қолжетімсіз кардиналдарға айналады. Әлсіз Мало кардиналдары күшті Мало кардиналдарына айналады. Және жалпы алғанда, 0-ден әлсіз кез келген үлкен кардиналдық қасиет сақталады.

Дегенмен, тіпті болса да, жалған. Сондықтан, тіршілікке жататын барлық үлкен кардиналдар осы үлкен кардиналдық қасиеттерінен айырылады, бірақ оларға тән әлсіз қасиеттерін сақтайды. Мысалы, өлшенетін кардиналдар өлшенетін болып қалудан бас тартады, бірақ Малода қалады.

Егер онда, бөлінбейтін ординалдардың жабық шексіз класы бар, олар ішінде ажыратылмайды. Олардың кейбіреулері тіпті бастапқы ординалдар болмаса да, олардың барлық үлкен кардиналдық қасиеттері әлсіз. Бұдан әрі, ажыратылмайтын кластан өзіне дейінгі кез келген қатаң өсу кластық функцияны бірегей жолмен кеңейтуге болады, осылайша оны кіріктіруге болады. Бұл қайталанатын сегменттердің жақсы құрылымын қамтамасыз етеді.

L жақсы реттелген болуы мүмкін

Жақсы ретке келтірудің әртүрлі жолдары бар. Олардың кейбіреулері Рональд Бьорн Дженсеннің 1972 жылғы «Құрастырылатын иерархияның нақты құрылымы» деген мақаласында алғаш сипатталған «нақты құрылымды» қамтиды. Біз осы нақты құрылымды түсіндірмейміз, оның орнына жоғарыда берілген анықтаманы ғана қолдана отырып, қалай жақсы реттелгенін көрсетеміз. Егер және екі түрлі жиын болса және біз анықтағымыз келсе немесе болса, егер бірінші болып жиындықта пайда болса және бірінші болып жиындықта пайда болса және егер екі жиын да бір-бірінен өзгеше болса, онда < егер және тек егер болса. Бұдан әрі, біз кезеңде жиындарды анықтау үшін параметрлері бар формулаларды қолданамыз. Егер параметрлерді (сәтсіздікке ұшырамай) ескермесек, онда формулаларға табиғи сандар бойынша стандартты Гедель нөмірлеуін беруге болады. Егер анықтауға болатын ең кіші Гедель саны бар формула болса, және анықтауға болатын ең кіші Гедель саны бар формула болса, және егер екі жиын да бір-бірінен өзгеше болса, онда Гедель нөмірлеуінде < егер және тек егер болса. Бұдан әрі, біз кезеңде параметрлерді қолданады деп есептейміз, және сол сияқты , және тек қана немесе (және) немесе (және) және т.б. Бұл кері лексикографиялық рет деп аталады; егер жиынның біреуін анықтайтын бірнеше параметрлер тізбегі болса, біз осы рет бойынша ең кішісін таңдаймыз. Параметрлердің әрқайсысының мүмкін болатын мәндері жиындықтың ретіне шектеу қойылғандағы ретке сәйкес реттеледі, сондықтан бұл анықтамада трансфиниттік рекурсия қолданылады.

Жеке параметрлердің мәндерін жақсы реттеу трансфиниттік индукцияның индуктивтік гипотезасымен қамтамасыз етіледі. Параметрлердің жұптарын жақсы реттеу өнім ретімен жақсы реттеледі. Параметрлері бар формулалар Гедель сандары бойынша жақсы реттелген сомамен жақсы реттеледі. Ал жиындықтың жақсы реті – жиындықтың реті бойынша жақсы реттелген сомамен (индекстелген) жақсы реттеледі.

Бұл жақсы реттеуді өзімен-өзінде, параметрлері жоқ, тек еркін айнымалылары және жиындар теориясының формуласы арқылы анықтауға болады. Бұл формула бағаланған кезде, немесе (ZF-тің басқа стандартты моделінде, бірдей ординалдармен) бірдей мәнді береді және егер немесе жиындықта болмаса, онда формула жалған деп есептейміз.

Таңдау аксиомасының кез келген жиынды жақсы реттеу мүмкіндігіне тең екені белгілі. Өзіндік класты жақсы реттеуге қол жеткізу (біз осы жерде жасағанымыздай) – жалпы таңдау аксиомасына тең, ол әдеттегі таңдау аксиомасынан күштірек, өйткені ол бос емес жиындардың өзіндік кластарын да қамтиды.

шағылысу принципі бар

Бөлу аксиомасының, ауыстыру аксиомасының және таңдау аксиомасының орындалатынын дәлелдеу үшін (кем дегенде жоғарыда көрсетілгендей) бейнелеу принципін пайдалану қажет. Мұнда біз мұндай принципті сипаттаймыз. Индукция арқылы кез келген ординал үшін ZF жүйесін қолдана отырып, кез келген ординал үшін, ординалы бар екенін дәлелдейміз, осылайша кез келген сөйлем үшін, егер ішіндегі және символдан кем символдар (элементі үшін тұрақты символ бір символ ретінде саналады) болса, онда ішінде дұрыс болса және тек сонда ғана ішінде дұрыс болады.

Жалпыланған континуум гипотезасы L-де орындалады

Егер , және кез келген құрастырылатын жиын болса, онда осындай бар, сонда , кейбір формула үшін және кейбір элементтер үшін . Төменгі Löwenheim–Skolem теоремасы және Мостовский құлдырауы бойынша, осындай транзитивті жиын болуы керек, ол кіріктіріп, және бірдей бірінші реттік теорияға ие, онда -ты -мен алмастырғанда; және бұл жиынның кардиналы -қа тең болады. Егер -ның ішінде дұрыс болса, онда -ның ішінде де дұрыс, сондықтан кейбір элементтер үшін бірдей кардиналға ие. Ал , өйткені және бірдей теорияға ие. Демек, шындығында -ның ішінде.

Осылайша, шексіз жиынның барлық құрастырылатын жиындарының рангілері (ең көп дегенде) -ның рангісімен бірдей кардиналға ие; егер - жиынның бастапқы ординалы болса, онда ол -ның ішіндегі "қуат жиыны" ретінде қызмет етеді. Осылайша, бұл "қуат жиыны", ал бұл өз кезегінде "қуат жиынының" кардиналы ең көп дегенде болады. Егер өзінің кардиналы болса, онда "қуат жиынының" кардиналы дәл болуы керек. Бірақ бұл -қа қатысты жалпыланған континуум гипотезасының өзі.