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解法:哥德尔与科恩:连续统假设独立于ZFC(1963年)

第 7/9 步:可数链条件保证基数在扩张中得以保留
通俗地说

给所有这些彩票添加新的位数,原则上可能悄悄制造出一种巧妙的新对应,把原本大小为 ℵ2\aleph_2 的集合压缩到只有 ℵ1\aleph_1 个元素——即基数坍缩,这会使上一步的不等式失去意义。科恩需要排除这种可能。

他证明了自己的偏序集足够“稀疏”,以至于任何两两不相容的条件族都必定是可数的(一次能够彼此矛盾的有限信息片段只有可数多个)——这一性质称为可数链条件。这种稀疏性恰好强到足以保证基数坍缩永远不会发生,于是来自 VV 的无限基数阶梯在 V[G]V[G] 中完好无损地保留下来。

P is ccc  ⟹  ℵ1V=ℵ1V[G], ℵ2V=ℵ2V[G]\mathbb{P} \text{ is ccc} \implies \aleph_1^{V} = \aleph_1^{V[G]}, \ \aleph_2^{V} = \aleph_2^{V[G]}
详细分析

偏序集 P\mathbb{P} 满足可数链条件(ccc),是指 P\mathbb{P} 中每个反链(两两不相容的条件所构成的集合,即任意两个都没有公共扩张)都是可数的。科恩证明了 Fn(ℵ2×ω,2)\mathrm{Fn}(\aleph_2 \times \omega, 2) 满足 ccc:由 Δ 系引理,任意不可数的有限定义域族都含有两个交集为同一根的定义域;根上的赋值只有可数种,所以其中必有两个条件相容。因此每个反链都是可数的。

力迫理论中有一个一般的保持定理:如果 P\mathbb{P} 满足 ccc,那么用 P\mathbb{P} 力迫不会坍缩任何基数,也不会添加任何新的可数序数序列来见证某个原本正则的基数变成奇异或可数。因此 VV 的每个基数,特别是 ℵ1\aleph_1 与 ℵ2\aleph_2,在 V[G]V[G] 中依然是基数——实际上分别依然是 ℵ1\aleph_1 与 ℵ2\aleph_2。

在确认基数安全之后,上一步建立的不等式 2ℵ0≥ℵ2>ℵ12^{\aleph_0} \ge \aleph_2 > \aleph_1 就是真实的,并且始终指的是同一个 ℵ1,ℵ2\aleph_1, \aleph_2,所以 V[G]⊨¬CHV[G] \models \neg\mathrm{CH}。由于 P∈V\mathbb{P} \in V 且 V⊨ZFCV \models \mathrm{ZFC},这表明 Con(ZFC)  ⟹  Con(ZFC+¬CH)\mathrm{Con}(\mathrm{ZFC}) \implies \mathrm{Con}(\mathrm{ZFC} + \neg\mathrm{CH}):CH\mathrm{CH} 同样永远不可能从 ZFC\mathrm{ZFC} 中被证明。

本步骤中的术语
可数链条件(ccc)
一个偏序集具有 ccc,是指其中每个反链(两两不相容元素构成的集合)都是可数的;ccc 力迫是最安全的一类,因为可以证明它们永远不会坍缩基数。
本步骤用到的知识