提问人:Kyle Cronin 提问时间:8/30/2008 最后编辑:John D. CookKyle Cronin 更新时间:12/2/2008 访问量:1472
罗素悖论 [已结束]
Russell's Paradox [closed]
问:
设 X 是所有不包含自身的集合的集合。X 是 X 的成员吗?
答:
这个问题在标准的ZFC(Zermelo-Fraenkel + 选择公理)集合论中是不恰当的,因为这样定义的对象不是一个集合。
由于(同样,假设标准 ZFC)您的类 {x : x\not\in x} 不是一个集合,答案是否定的,它不是它本身的一个元素(即使作为一个类),因为只有集合才能是类或集合的元素。
顺便说一句,一旦你同意基础公理,任何集合都不能成为其自身的一个元素。
当然,数学的好处是你可以选择任何你想要的公理:)但相信悖论是很奇怪的。
评论
在ZFC中,无论是基础公理(如前所述)还是理解公理(方案)都将禁止这样做。首先,出于显而易见的原因;第二种,因为它基本上说对于给定的 z 和一阶性质 P,您可以构造 { x ∈ z : P(x) },但要生成罗素集合,您需要 z = V(所有集合的类),它不是一个集合(即不能从任何给定公理生成)。
在新基础(NF)中,“x∉x”不是一个分层公式,因此我们同样无法定义罗素集合。然而,有点有趣的是,V 是 NF 中的一个集合。
在冯·诺依曼--伯奈斯--哥德尔集合论(NBG)中,类R = { x : x是一个集合,x ∉ x } 是 可定义的。然后我们问 R 是否∈ R;如果是这样,那么 R 也∉ R,给出矛盾。因此,我们必须有 R ∉ R。但这里并不矛盾,因为对于任何给定的类 A,A ∉ R 意味着 A ∈ A 或 A 是适当的类。既然 R ∉ R,我们就必须简单地认为 R 是一个合适的类。
当然,没有限制的类 R = { x : x ∉ x } 在 NBG 中根本无法定义。
同样值得注意的是,上述过程在NBG中可以作为证明的形式构建,而在ZFC中,人们必须求助于元推理。
我见过的最优雅的证明与罗素悖论非常相似。
定理(我想是康托尔)。 设 X 是一个集合,2^X 是其子集的集合。然后 card(X) < card(2^X)。
证明。当然是 card(X) <= card(2^X),因为 X 和 2^X 中的单例之间存在微不足道的双射。我们必须证明 card(X) != card(2^X)。
假设 X 和 2^X 之间存在双射。然后,X 中的每个 xk 都映射到 2^X 中的一组 Ak。
- x1 ---> A1
- x2 ---> A2
- ...
- xk ---> Ak
- ...
对于每个 xk,可能性是:要么 xk 属于 Ak,要么不属于 Ak。设 M 是所有不属于其对应集合 Ak 的 xk 的集合。M 是 X 的子集,因此必须存在一个 X 的元素 m,它通过双射映射到 M。
m 属于 M 吗?如果确实如此,那么它就不会,因为 M 是那些不属于它们所映射到的集合的 x 的集合的集合。如果它没有,那么它就会,因为 M 包含所有这样的 x。这种矛盾源于存在双射的假设。因此,双射不可能存在,两个基数不同,并且该定理被证明。
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