大基数是
集合论中的一个概念,指的是具有某些特殊性质的不可数基数。这些性质通常意味着基数的“大小”非常“大”,例如超过所有满足的最小的,其中是阿列夫数。大基数的存在性在ZFC集合论
公理系统中既不能被证明也不能被否认。大基数的研究有助于理解某些结论超出ZFC能力的程度。大基数公理是一类断言特定大基数存在的公理,它们通常被认为与ZFC相容,尽管这种相容性不能在ZFC内部被证明。
大基数性质是超限基数可能具有的若干性质的统称。常见的大基数类别包括
不可达基数、拉姆齐基数、弱紧基数和可测基数等。在这些类别中,可测基数和拉姆齐基数都比弱紧基数强,而在
选择公理的假定下,弱紧基数是不可达基数。不可达基数是最小的大基数,它们在ZFC系统中的存在性无法被证明或否认。
大基数公理是断言特定大基数存在的公理,例如,“存在3个不可达基数”便属于大基数公理。许多集合论者相信这些公理与ZFC相容,且足以推出ZFC的相容性。然而,根据
库尔特·卡塞雷斯的第二不完备
定理,ZFC(如果相容)无法证明这些公理与ZFC的相容性。大基数公理的相容强度可以组成一个全序,这意味着对于任意两个大基数公理,它们要么等相容,要么一个比另一个强。
虽然有些大基数公理不能比较相容强度,但许多自然的大基数公理可以按相容强度组成全序。对于两个大基数公理和,通常有三种可能的关系:等相容、一个证明另一个相容,或者相反。这些关系反映了大基数公理在逻辑上的层级结构。值得注意的是,等相容强度的顺序不必等于具有该性质的最小基数的大小顺序。例如,巨大基数的存在性在相容意义下远强于超紧基数的存在性,但如果两者都存在,首个巨大基数可能小于首个超紧基数。
大基数的研究可以放在
约翰·冯·诺依曼全集的框架下进行。在这个框架中,无大基数的模型可以被视为有大基数的模型的子模型。例如,若有
不可达基数,则在首个不可达基数的高度截断全集,便得到一个无不可达基数的全集。一些集合论者认为,大基数公理有助于我们理解所有“应当”考虑的集合,而否定大基数公理则意味着只考虑了部分集合。这些观点在
集合论界并不是普遍接受的,不同的哲学派别对大基数公理的认受性有不同的看法。