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解法:哥德尔与科恩:连续统假设独立于ZFC(1963年)

第 6/9 步:科恩的生成扩张 V[G]V[G] 满足 ZFC+¬CH\mathrm{ZFC} + \neg\mathrm{CH}
通俗地说

由于 ℵ2\aleph_2 张不同的“彩票”被并排揭示,而生成性保证其中任何两张都不会暗中重合(迫使它们彼此不同的稠密集合正是生成性被设计来满足的那类要求),新的宇宙 V[G]V[G] 突然就包含了至少 ℵ2\aleph_2 个不同的实数。

这已经比连续统假设所允许的实数个数更多了:CH\mathrm{CH} 说最多只能有 ℵ1\aleph_1 个,所以一旦存在 ℵ2\aleph_2 个真正互不相同的实数,V[G]V[G] 中就必定 ¬CH\neg\mathrm{CH} 成立。

V[G]⊨ZFC,2ℵ0≥ℵ2 in V[G]V[G] \models \mathrm{ZFC},\qquad 2^{\aleph_0} \ge \aleph_2 \text{ in } V[G]
详细分析

关于力迫的一个一般定理(科恩在构造本身的同时证明)指出:只要 GG 相对于 ZFC\mathrm{ZFC} 的模型 VV 是生成的,扩张 V[G]V[G] 就依然满足 ZFC\mathrm{ZFC} 的每一条公理——力迫扩张从不破坏集合论的基本规则,只会添加新的集合。

生成性还保证:对 ℵ2\aleph_2 以下任意两个不同坐标 ξ≠η\xi \ne \eta,迫使第 ξ\xi 个与第 η\eta 个序列在某处不同的条件所构成的集合是稠密的(给定任意有限条件,总能把它扩展到在某个尚未使用的新位置记录一个差异),因此 GG 必须与之相交。于是对 ξ<ℵ2\xi < \aleph_2,ℵ2\aleph_2 个实数 rξ={n:fG(ξ,n)=1}r_\xi = \{ n : f_G(\xi, n) = 1 \} 两两互不相同,这在 V[G]V[G] 中给出了至少 ℵ2\aleph_2 个实数,即那里 2ℵ0≥ℵ22^{\aleph_0} \ge \aleph_2。

这看起来已经反驳了 CH\mathrm{CH},但有一处微妙之处:该论证只表明存在 ℵ2\aleph_2 个实数,而这只有在基础模型 VV 中的 ℵ1\aleph_1 与 ℵ2\aleph_2 在 V[G]V[G] 中依然真正是 ℵ1\aleph_1 与 ℵ2\aleph_2 时,才能反驳 CH\mathrm{CH}——如果力迫暗中让它们坍缩了,“ℵ2\aleph_2 个实数”实际上可能只是伪装的 ℵ1\aleph_1 个而已。下一步将堵上这个缺口。

本步骤用到的知识