Skip to content

阿列夫层级

Aleph hierarchy

以序数为下标递归枚举所有可良序无限基数的严格递增层级。

条目类型
定义

形式陈述

若一个序数不与任何更小序数等势,就称它为初始序数。每个可良序集合都与唯一的初始序数等势;阿列夫层级按序数下标枚举所有无限初始序数:

0=|ω|,α+1=α+,λ=supα<λα(λ 为极限序数).

这里 κ+ 是严格大于 κ 的最小良序基数,称为后继基数。后继步骤不会卡住:Hartogs 定理对任意集合 A 构造一个不能单射进 A 的序数,因此总存在比 |A| 更大的良序基数。极限步骤则取此前所有初始序数的上确界。

在 ZF 中,每个无限可良序基数都唯一等于某个 α,并且

α<βα<β.

良序定理与选择公理等价;采用它以后,每个集合都可良序化,所以所有无限基数都进入阿列夫层级。记号 ωα 强调第 α 个无限初始序数的序型,α 强调它的基数;标准实现中二者由同一个初始序数承载,关注的结构却不同。

直觉

同一个无限大小常有许多不同序型:ωω+1ω2 都可数。初始序数从每个等势类中挑出最小序数,避免重复记账;阿列夫下标再回答“这是第几个可良序无限大小”。

递归有两种前进节奏。后继阶段跳到下一个严格更大的基数;极限阶段没有“前一项”,便把此前全部台阶收拢为上确界。得到的是严格递增的良序坐标轴,不是对若干著名无限集合的零散命名。

例子与边界

层级起点 0 是可数无限集的基数。下一层 1 是最小不可数基数;相应序数 ω1 恰由全体可数序数组成。每个 α<ω1 都可数,但 ω1 本身不可数,否则它会出现在自己所收集的可数序数范围内。

第一个极限下标给出

ω=supn<ωn.

它大于每个 n,却不是任何有限次后继步骤的结果。序列 n:n<ω 在其中共尾,所以 ω 是奇异基数的标准例子。

下标后继不能和基数加一混淆:

α+1>α,α+1=α.

左式移到下一基数,右式只给一个无限集合添一个元素。另一条边界来自选择公理:阿列夫递归在 ZF 中照常存在,但不可良序化集合的基数不等于任何阿列夫,也可能无法与某些阿列夫比较。此时 20 甚至未必能写成 α

推论与应用

阿列夫层级给无限基数问题提供统一坐标。连续统假设20 是否恰落在 1;广义连续统假设把同一问题放到每个 α 上。基数算术则研究加、乘和幂如何沿层级移动。

共尾数进一步区分层级中的台阶。在 ZFC 中,后继基数 α+1 为正规基数,而 ω 的共尾数是 ω,所以它是奇异基数。模型论也用 α 报告语言与模型大小;这时阿列夫是规模刻度,序数算术仍负责记录良序过程本身。

参考资料
  • Herbert B. Enderton, Elements of Set Theory, Academic Press, 1977, Chapter 7。
  • Thomas Jech, Set Theory, 3rd millennium ed., Springer, 2003, Chapter 5。
  • Kenneth Kunen, Set Theory, College Publications, 2011, Chapter I。
关系图谱9 个相邻概念 · 2 类关系

拖动节点调整位置。

显示关系

显示:依赖

  1. 前置三跳
  2. 前置二跳
  3. 前置一跳
  4. 当前条目
  5. 后续一跳
  6. 后续二跳
  7. 后续三跳
文字版关系按与当前条目的最短距离分组
类型化关系

使用的工具