第一个提出选择公理的数学家是出于什么动机?

喊wo臭小猫


我觉得非数学专业的人似乎没有必要来了解这个axiom of choice

“给出一个由非空集合为元素的无穷集合S,你可以从每个元素集合里拿出一个元素,构造一个新无穷集合”

注意这里的要害在于:这个新集合的构造过程是不需要给出的,也就是说,你不需要指明如何从原来的集合里挑选元素。

这个“公理”听起来很合理,但细究起来有一些让“某些数学家”(比如构造主义学派)不太舒适的地方:这条公理意味着你不需要真正去(通过特征等)理解和挑选元素,依然可以宣称该集合被创造出来了。

这个定理我记得最早好像是ZFC里使用,用来试图解决康托尔集合论悖论(这是一个更大的坑)。

跟这个axiom of choice有关的是一个非常非常著名且反直觉的定理:taski-banach定理。绝对让人摔掉下巴!

“一个三维空间里的单位实心球,可以被分割成有限块(实际上最少只要5块),将这些小块仅仅通过旋转和平移这两种刚体运动(没有拉伸!),就可以完整的重构出两个和原先一模一样的单位实心球!一个点都不少!”

这个定理的完整证明比较啰嗦,但关键步骤很简单,用到抽象代数里的“二阶自由群”,很容易证明球的两种(比如分别沿x轴和y轴)旋转(角度只要是π的无理数倍即可)可以构成一个二阶自由群的两个生成元。然后运用一个二阶自由群的经典方法将之拆成两个与原群“几乎”一样的集合。最后是一堆啰嗦的方法把上面“几乎”俩字去掉。

注:这个定理我个人认为具有强烈的物理意义:空间和物质不可能(像实数轴一样)是无限连续可分的,否则质量守恒等大批物理概念都不复存在。

tarski-banach定理的证明过程其实是需要依赖“选择公理”的。实际上并未真正给出一个“明确的,可执行”的方法来指导你一步步如何切割单位球,而是证明了“这种切割是存在的”。这也是构造主义数学家对此公理有所诟病的地方。


帖木兒


第一个提出这条公理的人,是一个能接受随机,也能接受无限,但是不能接受把这两个概念组合在一起的数学家。

但是我想破了脑袋,也不清楚为什么这两个不能组合在一起,这两个概念的结合,为什么不是自然的而是需要一条公理来保证。

数学史上,这个公理的提出,据说是为了良序定理的合理性。

是不是,为了接受一个列举不出来的良序的存在,所以选择公理必需提出?

为了否认这种良序的存在,就要否认选择公理?


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