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解法: ゲーデルとコーエン:連続体仮説はZFCから独立である(1963年)

ステップ 9/9: コーダ:CH\mathrm{CH} の後——イーストンの定理と新しい公理の探求
ざっくり言うと

数学者たちは強制法によって連続体の大きさを ℵ1\aleph_1 から ℵ2\aleph_2 に動かせることを知ると、自然な次の問いが生まれた:2ℵ02^{\aleph_0}(あるいは他の濃度 α\alpha に対する 2ℵα2^{\aleph_\alpha})がどれほど大きく無矛盾でありうるかに、そもそも限界はあるのだろうか? コーエンからわずか数年後、ウィリアム・イーストンはその自由度が途方もなく大きいことを示した。

しかし数十年後、シェラハは物語がどこでも完全な自由であるわけではないことを発見した:特異濃度(より小さい濃度からなる短い列の極限)においては、PCF理論と呼ばれる理論の中で、隠れたZFCで証明可能な制約が再び現れる——独立性という現象がどれほど印象的であっても、集合論が無限濃度の算術についてもはや確定的なことを何も言えないわけではないという注意喚起である。

2ℵα can consistently be almost any regular cardinal≥ℵα+1 (Easton, 1970)2^{\aleph_\alpha} \text{ can consistently be almost any regular cardinal} \ge \aleph_{\alpha+1} \text{ (Easton, 1970)}
詳しい解説

イーストンの定理(1970年)は、コーエンの方法を一般化し、連続体関数 α↦2ℵα\alpha \mapsto 2^{\aleph_\alpha}(正則濃度 ℵα\aleph_\alpha に制限)を、正則濃度において知られている唯一のZFCで証明可能な制約——単調性とKönigの定理(cf(2ℵα)>ℵα\mathrm{cf}(2^{\aleph_\alpha}) > \aleph_\alpha)——と矛盾しない、ほぼ任意の指定された値に強制する。これは、コーエンが ℵ0\aleph_0 について発見した自由度が、正確な意味で、すべての正則濃度に同時に拡張されることを示す。

1970年代から1990年代にかけて発展したシェラハのPCF(可能な共終数)理論は、特異濃度がまったく異なる振る舞いをすることを示した:例えば、すべての有限な nn について 2ℵn<ℵω2^{\aleph_n} < \aleph_\omega ならば、ZFC自身が 2ℵω<ℵω42^{\aleph_\omega} < \aleph_{\omega_4} を証明する——強制法では回避できない真の上界であり、正則濃度には対応物がない。これは「濃度算術に関するすべてが独立である」という希望に対する印象的な反証だった。

CH\mathrm{CH} 自体を決着させる決定的な新公理の探求は今日も続いている:適切な強制公理のような強制公理は 2ℵ0=ℵ22^{\aleph_0} = \aleph_2 を支持する一方、ヒュー・ウッディンのプログラム(彼の「究極の LL」プロジェクトを含む)は、プログラムの時期によって CH\mathrm{CH} あるいはその強い破れのいずれかを裏付ける道筋を探ってきた。合意は存在せず、Peter Koellnerによるスタンフォード哲学百科事典の概説は、この未決の物語が現在どこにあるかを追う良い出発点であり続けている。

このステップの用語
特異濃度
より短い、より小さい濃度の列の極限であるような無限濃度(例えば ℵω=sup⁡nℵn\aleph_\omega = \sup_n \aleph_n)のことで、このように到達できない正則濃度とは対照的である。特異濃度は、正則濃度にはない、ZFCで証明可能な追加の算術的制約に従う。
このステップで使う知識