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解法:哥德尔与科恩:连续统假设独立于ZFC(1963年)

第 8/9 步:结论:CH\mathrm{CH} 独立于 ZFC\mathrm{ZFC}
通俗地说

哥德尔的 LL(第3–4步)表明这幅“平行公设式”的图景在一个方向上是真实的:假设 CH\mathrm{CH} 永远不会与 ZFC\mathrm{ZFC} 产生矛盾。科恩的力迫(第5–7步)对反方向表明了同样的事:假设 ¬CH\neg\mathrm{CH} 也永远不会产生矛盾。

两半都到手之后,就如同发现椭圆几何与双曲几何都与平坦的欧几里得几何一样相容一样,CH\mathrm{CH} 被确认是一个真正的岔路口,而 ZFC\mathrm{ZFC} 的公理干脆将其悬而未决。

Con(ZFC)  ⟹  Con(ZFC+CH) and Con(ZFC+¬CH)\mathrm{Con}(\mathrm{ZFC}) \implies \mathrm{Con}(\mathrm{ZFC}+\mathrm{CH}) \text{ and } \mathrm{Con}(\mathrm{ZFC}+\neg\mathrm{CH})
详细分析

把哥德尔的结果(Con(ZFC)  ⟹  Con(ZFC+CH)\mathrm{Con}(\mathrm{ZFC}) \implies \mathrm{Con}(\mathrm{ZFC}+\mathrm{CH}))与科恩的结果(Con(ZFC)  ⟹  Con(ZFC+¬CH)\mathrm{Con}(\mathrm{ZFC}) \implies \mathrm{Con}(\mathrm{ZFC}+\neg\mathrm{CH}))结合起来:相对于 ZFC\mathrm{ZFC} 自身的相容性,ZFC+CH\mathrm{ZFC}+\mathrm{CH} 与 ZFC+¬CH\mathrm{ZFC}+\neg\mathrm{CH} 都是相容的理论。按照第2步的定义,这恰好就是 CH\mathrm{CH} 独立于 ZFC\mathrm{ZFC} 的含义:CH\mathrm{CH} 与 ¬CH\neg\mathrm{CH} 都无法仅凭 ZFC\mathrm{ZFC} 证明。

科恩主要因这一成就于1966年获得菲尔兹奖——迄今为止,力迫法是唯一一种为其发明者赢得菲尔兹奖的技术,这反映出它彻底重塑集合论的程度。两半都不可或缺:仅有哥德尔的那一半(自1940年起已知)使CH的可证性悬而未决二十多年;直到1963年科恩完成第二半,希尔伯特第一个问题所隐含追问的独立性结果才最终完成。

力迫法并未止步于科恩最初的构造;它成为现代集合论构造具有指定性质的定制模型的主要工具,这正是最后一步所概览的技术。

本步骤用到的知识