阿列夫零
在集合论这一数学分支里,阿列夫数,又称艾礼富数,阿列夫数是一连串超穷基数。其标记符号为 ℵ (由希伯来字母 א 演变而来)加角标表示可数集(包括自然数)的势标记为ℵ₀ ,下一个较大的势为ℵ₁ ,再下一个是ℵ2,以此类推。一直继续下来,便可以对任一序数α 定义一个基数。
基本信息
- 中文名称
阿列夫零
- 外文名称
Aleph-null
- 别称
艾礼富数
- 表达式
ℵ
- 提出者
格奥尔格·康托尔
- 应用学科
数学
- 适用领域范围
基数、势
定义
这一概念来自于格奥尔格·康托尔,他定义了势,并认识到无限集合是可以有不同的势的。
阿列夫数与一般在代数与微积分中出现的无限(∞) 不同。
阿列夫(aleph),是希伯来文字母表的第一个字母。
阿列夫数与一般在代数与微积分中出现的无限(∞) 不同。阿列夫数用来衡量集合的大小,而无限只是定义成实数线上的最大的极限或扩展的实轴上的端点。某些阿列夫数会大于另一些阿列夫数,而无限只是无限而已。
构造性定义
阿列夫数的直观定义并没有解释什么叫“下一个较大的势”,也没有证明是否存在“下一个较大的势”。即便承认对任意的基数都存在更大的基数,是否存在“下一个较大的势”使得这个基数和“下一个较大的基数”之间不再有其他的基数仍然是个问题。下面的构造型定义解决这个问题:
ℵ0定义从前,它是一个良序集ℕ的序数;
考虑良序集按照某种同构关系划出的等价类;
如上定义的等价类有一个特点:可比较,
设ℵa已定义且是一良序集的基数,考虑:
- 1.
由于ℵa是某良序集的基数,这个良序集必存在于某个等价类中;一定还有其他基数为ℵa的良序集,这些良序集必将也存在于某个等价类中(可能与上面的同属同一个等价类,但不一定)。所有这些等价类将做成一集,记为Z(ℵa)。
- 2.
Z(ℵa)也是良序集。
- 3.
定义ℵa+1:= card(Z(ℵa)),它是一个良序集的基数。
阿列夫1
ℵ1是所有可数序数集合的势,称为ω1或有时为Ω。这个ω1本身是一个比所有可数序数更大的序数,因此它为一个不可数集。
如何理解阿列夫零
在了解阿列夫零前,先看一个关于无穷大悖论的故事
基塔:““无穷饭店”是我们银河系中心的一家巨大的旅馆。它拥有无穷多个房间,这些房间通过黑洞伸展到更高级的时空领域。房间号从1开始,无限制地排下去。 一天,这个旅店的客房全住进了客人,这时候来了一位飞碟(不明飞行物)的驾驶员,他正要去别的星系。 尽管已经没有空房间了,可是旅店老板仍然给驾驶员找到了一个房间。他不过是把原来住在各个房间里的房客都一一移到高一号的房间。于是左边第1号房间就空出来给该驾驶员住。 第二天又来了五对夫妇渡蜜月。无穷饭店能不能接待他们,老板只不过把每个客人都一一移到高5号的房间中去,空出的1到5号房就给这5对夫妇 。周末,又有无穷多个泡泡糖推销员来到这家旅馆开会。 ”
赫尔曼:“我能够理解无穷饭店可以怎样接待有限数量的新到者,可是它怎么能够再给无穷多旅客找到新房间呢? ”
基塔:“很容易,我亲爱的赫尔曼。老板只要把每个房间里的客人移到原来号码两倍的房间中去就行了。 ”
赫尔曼:“对了!这下每个房间里的人都住到双号房中,余下的所有单号房间有无穷多个,它们空出来给泡泡糖商人住!”
关于无穷大还有很多悖论。计数用的数是无穷大等级中最低一级的无穷数。在整个宇宙中的点数是第二级无穷大数,第三级无穷大数比这要多得多!
德国数学家乔治·康托发现了无穷大的这种等级,他把这种新型的奇异等级称为阿列夫零、阿列夫1、阿列夫2等等。关于阿列夫数有很多深刻的神秘性,解决它们是现代数学中最激动人心的挑战之一。
如我们所知,任何一个有限集都不能与它的一个真子集建立一一对应的关系。对于无穷集这—点就不成立了。看上去这样就违反了整体大于局部这一古老法则。确实,一个无穷集可以定义为能够与它的一个真子集一一对应的集。