“……完全解析阿列夫0后,我们深入了阿列夫数的世界,我们似乎从未碰到任何困难,或者说我们能够解决一切困难,超出我们能力范围的事情“神”会在梦里给予我们启示,一直以为这种一往无前是永恒的(事实上也的确如此),直到我们第一次“亲手触摸”到了那名为“阿列夫不动点”的超穷实体……
“神”于梦中之启示——
——历史上,康托尔那里并没有代表数的集合,所谓的等势这个词,一般理解为集合的大小,但这个大小并没有量化,两个集合的元素之间存在一一对应就说两个集合等势,但最多只能说数量一样而非数量多少,阿列夫数在康托那里就是个含糊不清的概念。康托之后,有个叫弗雷格的人用集合定义数,但它那里1就是所有外延为一个个体的概念的类,2就是外延为两个个体的概念的类,可以粗略理解为1就是所有可以表示为一个XX的概念事物的类。罗素悖论针对的就是它的这种定义,数都全是一堆真类了,而在现代,人们继承了两个集合一一对应表示数量一样的理念,特别是在用集合代表数之后,我们说一个集合有n个元素,就等于在说X可以和n一一对应,说一个集合是无穷集,那么它至少是可以和自然数集一一对应,
但是,如果说集合的数量就是与某个数一一对应,
{0,1,2,……}=ω
是可以和
{0,1,2,……,ω}=ω+1
一一对应的。
只需要定义:
f(n)=n+1,f(ω)=0
在集宇宙中,函数也是一个集合,上面定义的这个f就是一个无穷集,
{{ω,0},{0,1},{1,2},{2,3},……}
f(n)=n+1
其实就是{n,n+1}的有序对,也直观表现了n和n+1的连线。
这里可以看到,ω中的每个元素都可以和ω+1中的元素配对。
看懂没?
被启示者:……呃,大概懂了……
——好,你下来写个ω和ω+2的一一对应。
被启示者:……{{0,ω+1},{1,ω},{2,0}……}。
——对,一个能和ω一一对应的序数也被叫做可数无穷序数,对应的集合则是可数无穷集合。于是,一个集合X即可以和ω一一对应,又可以和ω×ω一一对应,究竟哪个数才是X的数量?
直观上,基数应该具有这种特征:
比它大的数无法和它一一对应。
或者,
比它小的数无法和它一一对应。
在有限序数自然数的情况下,两个定义是等价的,但超限序数的情况下,每个a+1都能对应,所以是不可能的,于是只能选择第二个特征,比它小的序数无法和它一一对应,这样的序数就是基数,比如ω,这也是第一个无穷基数,考虑到所有基数小于等于ω的序数的集合。
再回忆下序数的定义,仅包含所有小于自身的序数的集合,
为了方便之后的讨论,这个点可以被简约为:
如果a属于A,那么a是A的子集——也就是说,a的元素,小于a的序数都是A的元素,也小于A。
考虑到所有基数小于等于ω的序数的集合X,根据序数的定义,该集合仅包含序数,且满足a∈X蕴含a?X,这个集合就也是一个序数。
因为这个序数大于所有可数序数,且仅大于所有可数序数,所以它是下一个无穷基数,
因为比它小的都是可数序数,不可能和它一一对应。
为什么?根据前面的定义,可数序数就是可以和ω一一对应的序数,而这个集合的定义就是大于所有可数序数,与ω一一对应的序数就小于它,而序数不能自己小于自己。
自我包含的集合有,但这样的关系无法模拟数,
这一点概括下就是
“基数小于等于k的所有序数构成的集合”,简记为H(k),H(k)也就直接指称k之后的下一个无穷基数,可以成为基数的后继运算,像是+1,
比如H(阿列夫n)=阿列夫n+1。
但从ω开始用H(k)是无法得到第ω个无穷基数——阿列夫ω的,这是为什么?、
被启示者:因为阿列夫ω是个强极限基数,H(k)就类似于有限数运算,无法得到ω,自然也得不到阿列夫ω。
——这里没提幂集,不要类比,给我定义推理。
被启示者:阿列夫ω的前面不存在阿列夫ω-1,自然也就不存在H(阿列夫ω-1)=阿列夫ω。
——极限基数的定义是,如果a小于k,那么H(a)小于k,于是阿列夫ω为什么是极限基数,阿列夫ω到底是什么?我们怎么定义阿列夫ω?我们想要阿列夫ω表示第ω个无穷基数,可这是什么序数的集合?我们知道,ω是所有自然数的集合,阿列夫n就表示第1+n个无穷基数,这些都是我们通过H(k)可以得到的,ω是恰好大于所有自然数的序数,我们想要阿列夫ω是恰好大于所有阿列夫n的无穷基数,而不是跳到别的什么东西,那这该是什么序数的集合?
被启示者:阿列夫n的集合?
——阿列夫n的集合不是一个序数,这里要引入一个之后会频繁用到的概念,并集。
{阿列夫n:n∈ω}这个集合中只包含阿列夫数,连0123456都不包含,按序数就是都不大于0123456,显然不符合数。并集公理是说,给定一个集合A,都会存在一个集合B,B仅以A中元素的元素为元素,以这里的{阿列夫n:n∈ω},其中元素的元素就是阿列夫n的元素,阿列夫1就是比它小的所有序数的集合,阿列夫2同样如此,并且包含阿列夫1。
如果是{阿列夫n:n∈10},取并集就还只是阿列夫10,因为阿列夫123456789中没有超出阿列夫10的元素,
序数的定义就是,a属于A,a就是A的子集,元素都属于a。
所以,阿列夫ω作为集合该怎么定义?对X用并集公理是写作∪X。
被启示者:阿列夫ω∪阿列夫n=阿列夫ω,n∈ω。
——……也行,不过n一般是表示自然数,所以∪{阿列夫ω×n:n∈ω}也是可以的,取并集的话,你跳重点的阿列夫ω×n就够了,更多其它元素都不会有什么增长,
不过的确,极限基数的一般定义是:
如果a是极限序数,则阿列夫a=∪{阿列夫b:b∈a}
后继基数的情况则是,阿列夫a+1=H(阿列夫a)。
这里可以看得出即使是对于ω这个集宇宙中最小的无限,也依旧是严格按照不存在边界限制来对待的,所有涉及超限序数的定义都需要提供极限阶段和后继阶段两套定义,而现在,你脑中能乍一下想到的相当大的基数是什么?
被启示者:阿列夫阿列夫……阿列夫0。
——你这个写法不存在,无限没有尽头,所以你这是一个叠了有些次的阿列夫数?不过确实也就是这样大,
而到现在为止,我们遭遇的阿列夫a都有一个共同特点,那就是阿列夫a大于a,
比如阿列夫0大于0,阿列夫1大于1,阿列夫阿列夫1大于阿列夫1,差距是越来越大。
那么在一个由所有序数构成的序列中,这个序列是否能足够长,以至于其中会出现这样的序数a,使得a就是第a个阿列夫数?
来,写出符合这个条件的集合。
提示:得到阿列夫ω的过程,和极限基数的定义。
被启示者:ω_a=a,H(a)≤a。
——H(a)≤a 这是矛盾式,这里的大都是在谈序数大,而基数也不可能,H(a)就是跳到下一个基数。
阿列夫ω的时候,我们得到的是阿列夫1,阿列夫2,阿列夫3,……
而现在,我们能得到:
{阿列夫0,阿列夫阿列夫0,阿列夫阿列夫阿列夫0,……}。
我且问你,假设阿列夫a=∪{阿列夫0,阿列夫阿列夫0,阿列夫阿列夫阿列夫0,……},那么这个阿列夫a的a有多大?
被启示者:a={0,阿列夫0,阿列夫阿列夫0,……}。
——为什么?如果某个阿列夫b大于阿列夫ω,那么它就至少是第ω个无穷基数之和的基数,比如阿列夫ω+n之类的。
被启示者:阿列夫a={阿列夫0,阿列夫阿列夫0,阿列夫阿列夫阿列夫0,……},等号左右两边各去掉一个阿列夫……
——我说你有看懂吗?
被启示者:大概懂……
——如果某个阿列夫b大于阿列夫ω,那么它就至少是第ω个无穷基数之和的基数,比如阿列夫ω+n之类的,
如果某个阿列夫b大于阿列夫阿列夫ω,那么它至少会是第阿列夫ω个基数之后的基数。
提示,阿列夫a从来都是表达它是第a个无穷基数,
假设:阿列夫a=∪{阿列夫0,阿列夫阿列夫0,阿列夫阿列夫阿列夫0,……},那么这个阿列夫a的a有多大?
被启示者:a>阿列夫0,阿列夫阿列夫0,阿列夫阿列夫阿列夫0,……,因为a=sup{阿列夫0,阿列夫阿列夫0,阿列夫阿列夫阿列夫0,……}。
——所以说这是怎么从
阿列夫a=∪{阿列夫0,阿列夫阿列夫0,阿列夫阿列夫阿列夫0,……}
这个前提中得到的?
被启示者:取去极限啊!
——参考极限基数的定义:阿列夫a=∪{阿列夫b:b∈a}。