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5月16日 申国桢教授报告

发布日期:2024-05-16 作者:

  5月16日,申国桢教授作了题为《康托定理在ZF中的推广》的报告。

  

  

  在ZF公理系统中,我们可以证明Cantor定理:对于任意的集合,不存在从它到它的幂集的满射(双射)。Cantor定理能否在ZF中取到更一般的形式?特别地,选择公理对于哪些推广是不可或缺的?申国祯老师用生动充实的报告向大家展现了这一领域的研究进展。

  报告开始时,申老师详细介绍了有关Cantor定理的背景知识、Cantor定理的叙述及其证明(特别地,他给出了证明方法的一种直观解释)、选择公理的叙述以及从选择公理到良序定理的证明。

  随后,申老师介绍了Sierpinski’s Program,其纲领是研究选择公理(及其特定版本)在数学证明中所起的作用。据此,对每个数学定理,我们都可尝试将其归入三个递进层次中的某一层:证明中用到了选择公理;证明中选择公理(的特定版本)的使用是充分的;证明中选择公理(的特定版本)的使用是不仅充分而且必要的。在这一语境下,申老师介绍了Hessenberg(1906)的工作:假设选择公理成立,那么对任意无穷集合A,有A×A与A等势。而Tarski(1924)指出,它的逆命题也是对的。另外,对于Partition Principle(如果存在从B到A的满射,那么存在从A到B的单射),我们已知它被选择公理蕴涵,但反方向是否成立则仍是一个开问题。

  在此基础上,申老师梳理了Cantor定理在ZF中推广的有关成果。其中,申老师着重讲述了Specker(1954)的工作:对于任意无穷集合A,不存在从A的幂集P(A)到A×A的单射。通过使用序数的正则表示,我们可以将Cantor配对函数推广为从(ω^δ)×(ω^δ)到ω^δ的双射(其中δ为任意序数)。通过序数的带余除法,我们可以进一步得到α×α与α之间的双射(其中α为任意序数)。于是,对于任何至少含有5个元素的集合A,都不存在从P(A)到A×A的单射。否则,我们可以使用超穷归纳定义一个从序数全体到集合A的单射,从而得到矛盾。申老师幽默地指出,这个证明实际上只是将Cantor对角线法使用了超穷次。

  最后,申老师简要介绍了自己在这个领域所取得的一些突破。他特意提到,对这一方向感兴趣的同学可以参考他的集合论课件。本次报告在活跃的问答环节后圆满结束。

——龚霖振