MathLabs

解法: ZFC からのスースリン仮説の独立性(イェンセン、ソロヴェイ・テネンバウム、1971年)

ステップ 2/8: 木がこの問いを純粋な組合せ論に翻訳する
ざっくり言うと

家系図を思い浮かべてほしい:各人には明確に定まった祖先の集合があり、世代が高さを数え、無限に途切れない系譜の一本の線が枝であり、誰も他の誰かの祖先ではない人々の集まりが反鎖である。「ω1\omega_1-木」は ℵ1\aleph_1 個の非可算な世代にわたって成長する。

スースリン木とは、この高さを持ちながら、全体で ℵ1\aleph_1 個のノードを持つにもかかわらず、非可算な長さの枝も非可算な大きさの反鎖も持たないという驚くべき芸当をやってのける木のことであり、まさにスースリン線が存在するときに存在することが判明する奇妙な組合せ論的対象である。

T tree, ht(T)=ω1, no uncountable branch or antichainT \text{ tree}, \ \mathrm{ht}(T) = \omega_1, \ \text{no uncountable branch or antichain}
詳しい解説

木とは、任意のノードの前者の集合が <T<_T によって整列される半順序集合 (T,<T)(T, <_T) のことである。ノードの高さはその前者の順序型であり、TT の高さはそのノードの高さの上限である。枝は極大な線形順序部分集合(木を貫く「鎖」)であり、反鎖は互いに比較不能なノードの集合である。

ω1\omega_1-スースリン木とは、高さ ω1\omega_1 の木であって、すべての枝とすべての反鎖が可算でありながら、木自体は ℵ1\aleph_1 個のノードを持つものをいう。この主題に関するクレパの初期の研究に帰される古典的な同値性は、スースリン線が存在することとある ω1\omega_1-スースリン木が存在することが同値であることを示す:スースリン線が与えられれば、逆包含で順序付けた区間の木を構築でき、スースリン木が与えられれば、その枝を辞書式順序で並べて線を構築できる。

この同値性こそが、集合論学者が連続体に関する繊細な順序論的議論ではなく、木に関する純粋な超限帰納法によってスースリン仮説に取り組むことを可能にするものであり、続く二つのステップで用いられる組合せ論的な道具立てそのものである。

このステップの用語
木(順序論的)
すべての要素の前者が整列されている半順序集合のこと。高さ、枝、反鎖は、祖先の家系図の場合とまったく同じように定義される。
枝と反鎖
枝とは、木を貫く極大な鎖(全順序部分集合)のことであり、反鎖とは互いに比較不能なノードの集合のことである。スースリン木は、全体で ℵ1\aleph_1 個のノードを持つにもかかわらず、この両方の種類の集合を可算に保つ。