Пес Ебленский - Немного про теорию множеств и нестандартный анализ [entries|archive|friends|userinfo]
rex_weblen

[ website | Наши рисуночки ]
[ userinfo | ljr userinfo ]
[ archive | journal archive ]

Links
[Links:| update journal edit friends fif tiphareth recent comments ]

Немного про теорию множеств и нестандартный анализ [May. 25th, 2023|02:21 am]
Previous Entry Add to Memories Tell A Friend Next Entry
[Tags|, , , , , , , ]
[Current Mood | exhausted]
[Current Music |Уильям Шекспир - Король Лир - Аудиокнига, аудиоспектакль]

После матлогики, я потратил некоторое количество сил и времени на изучение теории множеств. Это была 10 глава Белла и Маховера. До этого по этой теме я читал Халмоша "Наивная Теория Множеств" и Шень, Верещагин "Начала Теории Множеств". Но это был совсем другой опыт! Об этом говорит хотя бы то, что тут все развитие ординальной и кардинальной арифметике это easy exirsise left to the reader. После педантичного изучения методом математической наш приглашают к изучению языка теории множеств и ее моделей.

В отличие от почти всего моего предыдущего опыта, когда речь шла, о множествах как о чем-то объективно существующем, тут почти все утверждения про формулы на языке теории множеств. В итоге, я нахожусь в love-hate отношениях с Беллом, и Маховером. Этот, метод который Белл и Маховер отстаивали в 70-х можно назвать синтактическим конструктивизмом, и на мой взгляд, он приносит меньше удовлетворения, чем более платонический подход, который можно, например, найти у Jech-cа. Тем не менее это очень умный подход, потому что в этом случае валидность теорем вообще не зависит от того, есть ли какая-то теория множеств на самом деле или нет. К этим синтактическим методам можно отнести абсолютные формулы, принцип отражения и кодирование утверждений про теорию множеств, в самой теории множеств, что приводит к некому аналогу теорем Геделя о неполноте. Однако, связанные с этим технические трюки, и теоремы не очень интересуют, поэтому я потратил на эту тему не так много времени, сколько можно было в пределе.

В целом я бы предпочел изложении этих тем ближе к теории моделй. Тогда мы постоянно предполагали существование каких-то моделей, и можно было бы полностью погрузиться в шизофреническую атмосферу, когда внутри одной теории множеств конструируется другая теория множеств всего лишь счетной кардинальности, но тоже содержащая все возможные кардинальные и ординальные числа. И так Ad Nauseam. Но у Белла и Маховера все это сводится к свойствам синтаксиса, и происходит своего рода расколдовывание теории множеств.

Что же касается моделей теории множеств ZF. То тут разбирается только один пример, это конструируемая вселенная Гёделя. Она тоже тут рассматривается как часть синтаксиса. Но если бы у нас была платоническая модель теории множеств ZF, то там её действительно можно было построить. Тут важно заметить, что в каждой модели все что касается всех аксиом и гипотез, однозначно либо, истинно либо ложно. Никаких полумер. В частности, в этой модели Гёделя верна и аксиома выбора, и континуум гипотеза. Еще модель примечательна тем, что если ее рассматривать в другой модели, то это будет минимальная подмодель ZF, содержащая все ординалы. Белл и Маховер сравнивают эту модель с полицейским государством, где разобрались со всеми непонятными гражданами. Зная бэкграунд Моше Маховера тут скорее всего имеется в виду Израиль, где всех жителей, которые не смогли доказать свое еврейское происхождение лишили гражданских прав(но это не правда).

Следующий класс моделей, про которые я хотел бы рассказать, это булево-значные модели. Но про это у Белла есть отдельная книга. И там мы коснемся действительно интересных методов матлогики. Кстати, именно ради подготовки к чтению этой второй книги я читал Бела и Маховера, а не того же Jech-a. Jech и Манин тоже касаются этой темы, но Jech пишет про все подряд, а я хотел бы сосредоточиться только на интересующих меня темах.

Я решил не разбирать подробно 11-ю главу, про нестандартный анализ, прямо сейчас, а только просмотрел. Как минимум отложить ее пока не вернусь к алгебро-топологическим структурам, где это богатство можно применить. Но эта глава тоже очень интересная, потому что тут нестандартный анализ отличается от изложения у Робинсона, и, видимо, изложение основано на вышедшей ранее монографии Маховера. По сути дела это не глава, а отдельная маленькая книга. Но подход Маховера очень общий и зрелый. В современных терминах тут нестандартный анализ это эндофунктор на категории SET, который сохраняет конечные множества и конечные пределы. Отсюда следует как строить нестандартный анализ не только на действительных числах, но и на произвольных топологических пространствах.

Тут есть разные интересные свойства. Например, любую Хаусдорфову компактификацию пространства X можно реализовать как фактор-пространство любого нестандартного расширения *X. Так как компактификация Стоуна-Чеха в смысле универсального свойства является максимальной среди таких компактификации, получается что она должна подпирать нестандартные расширения. Мне стало интересно, можно ли ее использовать, для того, чтобы построить нестандартный анализ? Действительно можно взять функтор компактификации Стоуна-Чеха beta : ТOP -> HC и функтор дискретной топологии D : SET -> TOP, и сопряженные к ним I : HC -> TOP и U : TOP -> SET. Тогда, мне кажется, композиция U I beta D действительно будет нестандартным анализом. Сохранение конечных множеств следует из того, что конечные множества компактны. А насчет конечных пределов я не уверен, но кажется это следует из сопряжённости функторов, но я это строго не проверял. При этом получаются нестандартные расширения, которые строго равны соответствующим компактификациям Стоуна-Чеха на дискретных множествах.

Во всяком случае, человечество, на самом деле, издревле интересовалось связью нестандартного анализа и компактификацией Стоуна-Чеха. Вот, например, старая статья некоего Гарри Гоншора. По-моему, она немножко про другое, но понятно, что идея не новая. В конце Белл и Маховер пишут, что, хотя нестандартный анализ и имеет много достоинств, его нельзя использовать как замену классическому. Потому что на самом деле не стандартных анализов много. И чтобы понять какие конструкции не зависят от выбора функтора, нужно знать классический анализ. То есть, древние достроились до комплексных чисел исходя единственности определенных конструкций, а когда дошли до бесконечно малых при Лейбнице, то единственность из под ног ушла. При этом, как я понял, эти авторы предполагают, что определенный функтор выбирать не нужно. А можно было бы выбрать функтор, который ведет себя понятным образом, на понятных объектах. Например, превращает дискретные топологические пространства в компактификации Стоуна-Чеха. Можно было бы использовать более сложные функторы, например, чтобы учитывать как-то и алгебраическую структуру. У Гоншора была похожая идея. Например, он писал что дискретные группы связаны с функтором компактификации Бора. Надо бы по хорошему разобрать эти статьи, но я отложу это в долгий ящик.
LinkLeave a comment

Comments:
From:(Anonymous)
Date:May 26th, 2023 - 12:01 am
(Link)
Ну и зачем всё это нужно? Применение у этого есть?Хихи
[User Picture]
From:[info]rex_weblen
Date:May 26th, 2023 - 05:03 pm
(Link)
Применение тут такое, что я могу теперь читать Белла про булево-злачные модели
From:(Anonymous)
Date:May 26th, 2023 - 12:03 am
(Link)
Функтор это функция между объектами из разных математических миров?
МИМО гумапидор
[User Picture]
From:[info]rex_weblen
Date:May 26th, 2023 - 05:02 pm
(Link)
Да можно и так сказать.

Но эти математические миры называются категориями.
From:(Anonymous)
Date:May 29th, 2023 - 07:40 pm
(Link)
а может быть такое что функторы тоже образуют категории, какие-то функторы похожи на друг друга, и между функторами можно тоже функтор провести?
МИМО ГУМАПИДОР
[User Picture]
From:[info]rex_weblen
Date:May 30th, 2023 - 07:29 am
(Link)
Функторы между парой ктегорий тоже образуют категорию. И, да, между ними тоже бывают функторы.
From:(Anonymous)
Date:May 30th, 2023 - 02:01 pm
(Link)
И там че - бесконечный регресс?
[User Picture]
From:[info]rex_weblen
Date:May 30th, 2023 - 04:57 pm
(Link)
Поче регресс? Прогрессия.
From:(Anonymous)
Date:May 30th, 2023 - 05:26 pm
(Link)
да, регресс это про причиность и аргументацию, скорее тогда рекурсивность и итерационность процесса "категории функтов категорий функтов..."
From:(Anonymous)
Date:May 30th, 2023 - 05:26 pm
(Link)
*функторов
[User Picture]
From:[info]zodeadgirl
Date:May 26th, 2023 - 12:15 pm
(Link)
Хочешь сказать, во всём тобой написанном действительно есть какой-то особый смысл?.. :3
[User Picture]
From:[info]rex_weblen
Date:May 26th, 2023 - 05:00 pm
(Link)
Cсыслобычный, впрочем, как всегда
[User Picture]
From:[info]ivanmakovetskiy
Date:May 29th, 2023 - 02:54 pm
(Link)
Привет, я хочу узнать твое мнение о работах Ершова в матлогике, вроде симпатично.
[User Picture]
From:[info]rex_weblen
Date:May 30th, 2023 - 07:26 am
(Link)
Это работы вполне серьезного мирового уровня. Эту область науки, где работает Ершов, я бы назвал алгебраической теорией моделей. А теория моделей это вполне серьезная математика.

Но я н читал их, поэтому ничего конкретно сказать не могу. И про личность Ершова тоже.
From:(Anonymous)
Date:May 30th, 2023 - 03:47 pm
(Link)
Андрей Петрович Ершов был не только замечательным учёным, учителем и борцом за свои идеи, но и выдающейся, разносторонне одарённой личностью: он прекрасно играл на гитаре и пел, писал стихи, переводил на русский язык английских поэтов, в частности, Редьярда Киплинга.

Умер после тяжёлой болезни.
From:(Anonymous)
Date:May 30th, 2023 - 03:52 pm
(Link)
Ершов, Юрий Леонидович
Проект «Новосибирск» (уровень III, важность высокая)
[User Picture]
From:[info]rex_weblen
Date:May 30th, 2023 - 04:50 pm
(Link)
Что за проект "Новосибирск"?
From:(Anonymous)
Date:May 30th, 2023 - 05:14 pm
(Link)
уровень III, важность высокая
[User Picture]
From:[info]rex_weblen
Date:May 30th, 2023 - 05:26 pm
(Link)
Это что-то из википедии?
From:(Anonymous)
Date:May 30th, 2023 - 05:27 pm
(Link)
https://computer-museum.ru/books/n_mozaika/ershov2.htm

это наверное
[User Picture]
From:[info]rex_weblen
Date:May 30th, 2023 - 05:33 pm
(Link)
Не, я писал про Юрия Леонидовича, там правда на википедии проект "Новосибирск", важность высокая, уровень доступа III


From:(Anonymous)
Date:May 30th, 2023 - 05:48 pm
(Link)
Так что же это такое - эта ваша загадочная Теория Нумераций? Постоянно слышу что Колмогоров ею занимался, но сегодня такой дисциплины вроде нет
[User Picture]
From:[info]rex_weblen
Date:May 30th, 2023 - 07:41 pm
(Link)
Нумерация, это техника, которую использовал Гедель в своих теоремах о неполноте.

Наверное это такая теория про обобщения таких доказательств.
From:(Anonymous)
Date:May 30th, 2023 - 04:03 pm
(Link)
У почти-консистентной теории существуют почти-модели?
[User Picture]
From:[info]rex_weblen
Date:May 30th, 2023 - 04:56 pm
(Link)
Не знаю. Наверное, в этом нет большого смысла.

Если вы не уверены консистентна ли теория, то можно предположить, что у нее есть модель, а потом построить на ее основе новую с желаемыми свойствами. Такие модели, конечно, будут воображаемыми.
From:(Anonymous)
Date:May 30th, 2023 - 05:34 pm
(Link)
допустим, мы знаем, что самое короткое доказательство противоречия - очень длинное. есть ли тогда нечто, что можно считать "локально" моделью?
например, добавим к ПА отрицание частного случая теоремы Крускала.
эта теория выводит кучу истин о стандартных натуральных числах и почти никогда - ложь
From:(Anonymous)
Date:May 30th, 2023 - 05:37 pm
(Link)
> о стандартных натуральных числах

стандартных - ужасно лишнее здесь слово, сорри
[User Picture]
From:[info]rex_weblen
Date:May 30th, 2023 - 07:54 pm
(Link)
В теории моделей все протворечивые теории будут эквивалентны. Но кажется я понял, что ты имеешь в виду.

С точки зрения теории доказательств можно действительно оценить сложность какого-то доказательства. Например в ПА можно считать число индукций. А если, например, индукция используется для доказательства шага индукции, то это будет индукция в квадрате. В итоге у каждого доказуемого утверждения будет своя степень, многочлен в целых числах типа I^2 + 2I.

Тогда для противоречивых теорий можно посчитать степень противоречивости как степень утверждения bot. Модели в теории доказательств вроде не особо расматривается. Но можно попробывать посчитать расстояние от теории до не-модели как минимальную степень утверждения, которое не верно для модели. Потом этих степей можно вычислять численное растояние между теориями и моделями типа как d(T,M) = 2^-(deg(T,M)(2))

From:(Anonymous)
Date:May 30th, 2023 - 10:44 pm
(Link)
Хочется что-то уметь сказать про эту квазимодель, если расстояние мало.
В моем примере утверждения, имеющие обозримые доказательства, истины в достаточно большом и полезном куске квазимодели. (кажется)
Изучается ли что-то такое?
[User Picture]
From:[info]rex_weblen
Date:May 31st, 2023 - 04:48 pm
(Link)
Я прямо такого не встречал.

Вам бы я посоветовал для начала формализовать, что значит "большой и полезный кусок квазимодели", как отличить его от "маленького" или "бесполезного", и что такое "обозримое" и "необозримое" доказательство.
From:(Anonymous)
Date:May 31st, 2023 - 10:08 pm
(Link)
Нет, именно это я это формализовать не хочу, это будет ультрафинитизм, а я не к тому клоню, а думаю про чтото типа этого
https://gowers.wordpress.com/2008/12/28/how-can-one-equivalent-statement-be-stronger-than-another/
From:(Anonymous)
Date:June 1st, 2023 - 01:28 am
(Link)
Гауэрс еще чтото говорил конкретно о ситуации, когда вывод противоречия очень длинный, но я не могу найти
[User Picture]
From:[info]rex_weblen
Date:June 1st, 2023 - 06:29 am
(Link)
Ну вот видите, что вы все равно апеллируете к длине доказательств.

Proof Complexity, это вполне себе формальная дисциплина.

Вот, статья например https://arxiv.org/abs/1802.09377
From:(Anonymous)
Date:June 1st, 2023 - 04:17 pm
(Link)
спасибо, попробую подступиться к этой дисциплине.
еще дурацкий вопрос:
как думать про омега-противоречивые теории типа PA+~Con(PA)
тут выполняются условия Гильберта-Бернайса?
эта теория П1-некорректная?


[User Picture]
From:[info]rex_weblen
Date:June 1st, 2023 - 05:13 pm
(Link)
Я не специалисты по этой теме, и точно не знаю. Я видел примеры, что теории типа X= ZF + ~Con(ZF) могут быть относительно непротиворечивы. Тут тонкий вопрос как Сon(Y). Потому что Сon(Y) должен записываться на языке теории множеств или арифметики нужного порядка, а не на мета-языке. Поэтому нельзя просто подставить X само в себя и получить противоречие.
From:(Anonymous)
Date:June 1st, 2023 - 06:00 pm
(Link)
Конечно. Критерий того, что Con выразимо и есть условия Г-Б. Традиционно(*), первая ТГ требует только первые два условия, а вторая - еше третье, потому что не только Con должен выражаться, но и все доказательство первой ТГ.
Это тонкость, которую я понимаю, но обращаться с ней не умею.

(*) Традиционно: заметил, что последнее время роль чисто синтасического док-ва первой ТГ перестали подчеркивать. Рассказывают, что Россер "усилил результат".
From:(Anonymous)
Date:May 30th, 2023 - 05:33 pm
(Link)
а ты не в курсе как в модальной логике определяются операторы necessary и possible, через возможные миры базово?
[User Picture]
From:[info]rex_weblen
Date:May 30th, 2023 - 08:02 pm
(Link)
В логике возможных миров возможность это отношение между мирами.

necessary значит, что во всех мирах, возможных для нашего мира, выполняется аргумент. То есть если я говорю: обязательно пойдет дождь. То во всех мирах, которые для меня возможные, пойдет дождь.

possible значит, что cуществует мир, возможный для нашего мира, где выполняется аргумент. То есть если я говорю: возможно пойдет дождь. То для меня есть возможный мир пойдет дождь.

При этом есть текущий мир, который играет роль модели в классической логике. И от его выбора истинность модальных высказываний меняется.
From:(Anonymous)
Date:May 31st, 2023 - 01:36 am
(Link)
интересно, а сколько есть модальностей не сводимых к друг к другу?
и как "существование" соотносится с модальностями?
например,
существование
X есть-is-exists
отрицание
X нет-is not-doesn't exist
модальности
X is necessary
отрицание
X is not necessary-unnecessary что семантически похоже на то что X is possible, если он не обязателен, то по крайней мере возможен
далее
X is possible
отрицание
X is not possible-impossible что семантически означает что X невозможен ни в одном из миров, и это как раз похоже на противоположность X is necessary
получается есть 3 модальности и 2 состояния существования - necessary,unnecessary=possible,impossible и is, is not.

потом
если X is, то X может быть necessary, и может быть possible, но не может быть impossible раз он есть (ну и не может быть is понятное дело)
если X is not, то X может быть possible, то есть где то вероятно появиться, может быть impossible, так как его вообще может нигде не быть, но он не может быть necessary, ведь если бы он был necessary, то он бы автоматом существовал.
если X necessary, то он is, он possible, но не может быть is not и не может быть impossible
если X possible/unnecessary, то он может is, может is not, но не может быть impossible, а вот может или не может он быть necessary - хз, мне интуитивно кажется что следствия тут нет.
если X impossible, то он может быть is not, но не может быть is, necessary и possible

вроде всё перебрал, извиняюсь за немного шизу, может быть моя семантическая-layman лингвистическая интуиция соответствует какой то из моделей модальной логики, а может это полная хуйня

еще можно подумать можно ли к модальности possible припихнуть и определить more likely/less likely.
From:(Anonymous)
Date:May 31st, 2023 - 01:37 am
(Link)
второй параграф можно наверное графически изобразить как схему
From:(Anonymous)
Date:May 31st, 2023 - 04:46 am
(Link)
https://plato.stanford.edu/entries/formal-epistemology/
[User Picture]
From:[info]rex_weblen
Date:May 31st, 2023 - 04:44 pm
(Link)
Мне кажется вы правильно рассуждаете.

Но я отметил бы, что существуют много не эквивалентных модальностей с разными отношениями возможности.