形式陈述 ​
在宇宙
且
等价地,可取得
以及两侧逆律
其中等号都位于相应恒等类型,公理式 HoTT 不把它们默认升级为 judgmental equality。宇宙层级同样不可省略:
“等价”不是一条任意函数,也不只是写出同样元素个数;它要求每个纤维可缩,或存在带同伦逆的函数。对集合层类型,这与双射相符;对高阶类型,它保留全部路径结构。因而“同构即相等”只能作受控口号,不能把带结构对象的任意外部同构直接变成定义相等。
直觉
单价性说宇宙把类型按结构而非名字识别:若两个类型之间存在真正的等价,宇宙内部便有一条路径连接它们;反过来,沿任何宇宙路径运输都会产生等价。它把“用等价对象替换不改变数学内容”内化为可沿路径运输的原则。
这仍不是文本替换。refl。使用者得到的是恒等类型居民,可通过 transport、J 与高阶路径推理;计算行为取决于理论是否另外给 ua 以 judgmental rules。
例子与边界
布尔否定给出自等价
单价性产生宇宙自路径 true,可由逆律证明
在 HoTT Book 的公理口径,这通常是命题式等式,而非左端 judgmentally 约简为 false。若宇宙满足 UIP,所有 true 的不同作用冲突。因此含有布尔型的单价宇宙不兼容把所有恒等证明压平的 K/UIP。
边界还包括结构层次。群的同构可诱导底层载体等价,但要在“群的类型”中得到路径,必须把运算和定律纳入结构并证明相应 structure identity principle;裸单价性不会丢弃结构。范畴的对象同构与对象相等之间的 univalent category 条件也是进一步定义,不能直接从宇宙单价一句话替代。
推论与应用
单价性推出函数外延性,并支持沿等价运输定理、数据与结构。许多表示无关证明由此缩短:先构造等价,再使用
计算实现必须区分口径。把 ua 作为普通常量加入 MLTT,可获得公理推理与语义模型,却没有新增判断式 reduction,不能无条件宣称 canonicity。CCHM 立方类型论通过 interval、composition 和 Glue 构造计算性 univalence,使相关 transport 获得 reduction,并在该新理论中证明规范性。那是对单价原则的计算实现,不是把原公理悄悄改写成 β-rule。
参考资料
- The Univalent Foundations Program, Homotopy Type Theory: Univalent Foundations of Mathematics, Institute for Advanced Study, 2013,§2.10,univalence、
idtoeqv与等价路径。 - Vladimir Voevodsky, “Univalent Foundations Project,” 2010 manuscript,单价基础纲领与 universe interpretation。
- Cyril Cohen, Thierry Coquand, Simon Huber, and Anders Mörtberg, “Cubical Type Theory: A Constructive Interpretation of the Univalence Axiom,” LIPIcs TYPES 2015 69, 2018, Article 5,Glue 与计算性 univalence。