26 votos

¿Qué nos "obliga" a aceptar grandes axiomas cardinales?

Los grandes axiomas cardinales no son demostrables con las herramientas matemáticas habituales (desarrolladas en $\text{ZFC}$ ).

Su inexistencia es coherente con los axiomas de las matemáticas habituales.

Es demostrable que algunos de ellos no existen en absoluto.

Muestran muchas propiedades extrañas e inusuales.

$\vdots$

Estos son una parte de los argumentos que podrían usarse contra los axiomas de los grandes cardinales, pero muchos teóricos de conjuntos no sólo creen en la existencia de los grandes cardinales, sino que también refutan toda afirmación como $V=L$ lo cual es contradictorio con su existencia.

¿Qué hace que los axiomas cardinales grandes sean lo suficientemente razonables como para añadirlos al conjunto de axiomas de las matemáticas habituales? ¿Existe alguna razón matemática o filosófica particular que nos obligue/convenza de aceptar los axiomas cardinales grandes? ¿Existe algún axioma fundamental que sea filosóficamente razonable y que implique la necesidad de añadir grandes cardinales a las matemáticas? ¿Es el Principio de Reflexión el que dice informalmente "todas las propiedades del universo $V$ debe reflejarse en un nivel de la jerarquía de von Neumann" y así porque dentro de $\text{ZF-Inf}$ el universo $V$ es infinito debemos añadir el cardinal grande $\omega$ (que es inaccesible desde los números finitos) aceptando el axioma cardinal grande $\text{Inf}$ y porque $V$ es un modelo de (segundo orden) $\text{ZFC}$ debemos aceptar la existencia de cardenales inaccesibles para reflejar esta propiedad a $V_{\kappa}$ para $\kappa$ inaccesible, etc.?

Pregunta. Estoy buscando referencias matemáticas, filosóficas,... útiles que investiguen en torno a las posibles respuestas de las preguntas anteriores.

23voto

thedeeno Puntos 12553

La línea de razonamiento que mencionas al final de tu post, firmemente a favor de los cardenales grandes, fue argumentada por primera vez con fuerza en

  • W. N. Reinhardt, "Remarks on reflection principles, large cardinals, and elementary embeddings", Proceedings of Symposia in Pure Mathematics, Vol 13, Part II, 1974, pp. 189-205

y las ideas se discuten, explican y apoyan básicamente en

Estos artículos tienen ahora una literatura bastante amplia de discusión y crítica en la filosofía de la teoría de conjuntos. Para empezar, puedes encontrar más recursos en la lista de lecturas de mi reciente curso Filosofía de la teoría de conjuntos de la NYU . Ahora se pueden encontrar numerosos artículos que argumentan sobre cualquier lado de cada cuestión.

15voto

Ian Kelling Puntos 1233

Aquí hay (posiblemente) dos preguntas:

  1. ¿Por qué debemos creer que los grandes axiomas cardinales son consistentes?

  2. Por qué, si creemos que los grandes axiomas cardinales son consistentes, ¿debemos creer que son verdaderos?

He aquí algunas razones para creer que los axiomas cardinales grandes son consistentes (o al menos, que los axiomas cardinales pequeños que se han estudiado durante mucho tiempo son consistentes).

En primer lugar, está el hecho empírico de que nadie ha publicado una prueba de una contradicción a partir del supuesto $\mathsf{ZFC} + {}$ "hay un cardinal inaccesible" (por ejemplo) a pesar de un largo periodo de estudio en el que se han demostrado muchos teoremas a partir de esta hipótesis. Aunque algunas grandes hipótesis cardinales (como los cardinales de Reinhardt) han resultado ser incoherentes, esto se descubrió con relativa rapidez, en el periodo en el que la mayoría de la gente todavía era escéptica con respecto a ellas.

En segundo lugar, hay una "estructura fina" que da modelos canónicos para los axiomas cardinales grandes más pequeños (hasta ahora, hasta los cardinales de Woodin y un poco más allá.) Parece razonable esperar que un estudio sistemático de la estructura de los modelos de una teoría acabe por revelar la inconsistencia de la teoría, si es que es inconsistente, y esto no ha ocurrido todavía.

Para la pregunta 2, supongamos ahora (informalmente, en aras de una argumentación no matemática) que los grandes axiomas cardinales son consistentes. ¿Por qué deberíamos entonces creer que son verdaderos? A la mayoría de las personas les resulta natural creer en los supuestos que utilizan en su trabajo cotidiano, por lo que esta cuestión está estrechamente relacionada con la pregunta de qué axiomas debería la gente utilice . Por supuesto, la respuesta dependerá del tipo de teoremas que quieran demostrar. En la mayoría de las áreas de la investigación matemática, $\mathsf{ZFC}$ parece ser suficiente en un sentido práctico y no parece (para mí) que haya un argumento convincente para que la gente que trabaja en estas áreas deba usar, o creer, cualquier tipo de axioma más allá de $\mathsf{ZFC}$ .

Así que tal vez la pregunta debería ser revisada a "¿por qué los matemáticos que quieren demostrar teoremas más allá de $\mathsf{ZFC}$ utilizar grandes axiomas cardinales, en lugar de alternativas como $V=L$ ?" Una respuesta práctica es que hacerlo nos permite demostrar muchos teoremas interesantes. Supongamos que asumo $\mathsf{ZFC} + {}$ "hay un cardinal mensurable" y usted asume " $\mathsf{ZFC} + V=L$ ." Entonces para cada teorema que demuestre, podría haber demostrado (si fuera lo suficientemente inteligente) un teorema correspondiente de la forma $L \models \ldots.$ Por otro lado, puedo tener la oportunidad de descubrir un teorema interesante sobre los cardinales medibles que tú no tienes la oportunidad de descubrir (a menos que investigues los modelos transitivos contables con cardinales medibles, lo que parece algo antinatural si crees que $V=L$ aunque es presumiblemente consistente desde el punto de vista formal que usted asuma la existencia de tales modelos).

Este último punto se resume en el lema "maximizar el poder interpretativo". Muchos de los puntos que expuse anteriormente están mejor expuestos en el siguiente documento. Creo que lo que he escrito aquí se inclina hacia el punto de vista de Steel, pero no pretendo haberlo plasmado fielmente.

Feferman, Solomon; Friedman, Harvey M.; Maddy, Penelope y Steel, John R. (2000). ¿Necesitan las matemáticas nuevos axiomas? Boletín de Lógica Simbólica 6 (4):401-446.

13voto

Michael L Puntos 1429

Esta es una opinión personal más que una respuesta (de hecho, otra opinión personal mía es que este tipo de preguntas no pueden tener una respuesta objetiva significativa).

Compare esta situación con la geometría euclidiana. No es del todo correcto preguntarse si se debe creer o no en el quinto postulado. Esto se debe a que con el estado actual de los conocimientos no hay ningún problema para tratar todas las versiones posibles del mismo. Y de hecho, ya se comprenden muy bien las situaciones en las que el estado del quinto postulado varía de un punto a otro.

También en la teoría de conjuntos, el estado de los conocimientos ya está maduro para estudiar, si no todas, al menos una cantidad significativa de posibilidades que pueden surgir de varias combinaciones de grandes axiomas cardinales (y otros importantes). Y, de hecho, es perfectamente significativo considerar y estudiar las estructuras matemáticas que permiten la variabilidad del estado de estos axiomas de forma similar a la variación de la curvatura en una superficie geométrica.

Creo que en tales circunstancias la cuestión de la creencia se vuelve obsoleta. Es cierto que en física se puede creer que el universo es positiva o negativamente curvo, o plano. Pero esto se debe a que estamos situados dentro de este universo. En el caso de las matemáticas, no estamos situados dentro de ningún modelo particular de teoría de conjuntos, por lo que no estamos obligados a elegir. Ciertamente algunos modelos se distinguen entre el resto por algunas propiedades especiales, como la geometría plana se distingue entre el resto de geometrías, pero eso es todo lo que se puede decir, creo.

11voto

Dean Hill Puntos 2006

Esta es sólo una respuesta parcial, pero Harvey Friedman tiene un programa de investigación para encontrar $\Pi^0_1$ oraciones que son puramente combinatorias (es decir, que no hacen referencia a conceptos de la lógica como axiomas o sistemas formales) que pueden deducirse de un axioma cardinal grande y que implican la consistencia de un axioma cardinal grande (ligeramente más débil). La página web $\Pi^0_1$ La afirmación puede, por supuesto, verificarse parcialmente mediante el cálculo directo, de modo que si uno se convence de que es cierta, el axioma del gran cardinal ayuda a "explicar" por qué es cierta. Creo que Friedman ha llevado a cabo su programa hasta e incluyendo los cardinales sutiles; véase este puesto en la lista de correo de Fundamentos de las Matemáticas, por ejemplo.

Creo que Friedman es optimista en cuanto a que su programa puede, en principio, llevarse a cabo para cualquier axioma cardinal grande, pero en la actualidad creo que no tiene ningún $\Pi^0_1$ afirmaciones que requieren (digamos) cardinales medibles para ser demostradas.

11voto

Mr_Qqn Puntos 128

Es útil en la teoría de categorías, en particular, en sus aplicaciones a la geometría algebraica. Las categorías "pequeñas" (cuyos objetos forman un conjunto) son mucho más agradables que las "categorías grandes" (cuyos objetos sólo forman una "clase", sea cual sea su significado). En geometría algebraica uno quiere considerar categorías como Conjuntos, Esquemas y demás como pequeñas --- y técnicamente se hace usando el "Axioma del universo" de Grothendieck, que es equivalente a la existencia de cardinales fuertemente inaccesibles grandes que un cardinal dado, ver http://en.wikipedia.org/wiki/Grothendieck_universe

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X