解法:谢拉证明怀特黑德问题独立于ZFC(1974年)
通俗地说
对于可数群,障碍可以用真正的可数论证加以控制,但不是盲目地把任意有限生成子群的基扩展下去。斯坦因1951年的定理利用 的消失与精细的可数构造,证明可数怀特黑德群是自由的。因此怀特黑德问题的任何反例都必须不可数,基数至少为 。
详细分析
斯坦因(1951)证明,满足 的可数阿贝尔群 是自由的。其证明是精细的可数构造(常通过庞特里亚金型判据表述),并不是“任意有限生成子群的基都能相容地扩展”这一错误说法。可数性之所以关键,是因为它允许在一个阶段序列中处理所有障碍。因此任何非自由怀特黑德群的基数都至少为 。
- 有限生成子群
- 可以用群运算从一个有限元素集合生成出来的子群;自由阿贝尔群的每个有限生成子群本身也是自由的。