Cesko.wiki Löwenheimova–Skolemova věta
Author
Albert FloresLöwenheimova-Skolemova věta je matematické tvrzení z oblasti teorie modelů.
Název nese podle německého logika a matematika Leopolda Löwenheima a norského matematika Thoralfa Skolema.
Znění
Kardinalitou jazyka L se ve znění Löwenheimovy-Skolemovy věty myslí vždy kardinální číslo \|L\| = \alef_0 + |L| (viz funkce alef). Díky této definici lze Löwenheimovu-Skolemovu větu vyslovit jako dvě samostatná tvrzení nazývané Löwenheimova-Skolemova věta nahoru resp. +more dolů takto:.
Nechť A je model (nějaké teorie) v jazyce L: * Löwenheimova-Skolemova věta nahoru: Pro libovolný kardinál \kappa \geq \|L\| + |A| existuje elementární rozšíření B modelu A mohutnosti právě \kappa. * Löwenheimova-Skolemova věta dolů: Pro libovolný kardinál \|L\| \leq \kappa \leq |A| existuje elementární podmodel B modelu A mohutnosti právě \kappa.
Skolemův paradox
Skolemův paradox je tvrzení, které je přímým důsledkem Löwenheimovy-Skolemovy věty dolů. Spočívá v následující úvaze.
Princip paradoxu
Jazyk teorie množin je pouze jednoprvkový, tedy (viz definice před zněním Löwenheimovy-Skolemovy věty) má spočetnou kardinalitu. Je-li teorie množin (například v Zermelově-Fraenkelově axiomatizaci) bezesporná, má nějaký model, a tedy dle Löwenheimovy-Skolemovy věty dolů má i spočetný model S. +more Protože však v teorii množin je dokazatelná existence nespočetné množiny, musí být nějaká nespočetná množina, a tedy i všechny její prvky, v modelu S. Tedy model S obsahuje nespočetně mnoho prvků, což je (zdánlivě) spor.
Řešení
Řešení Skolemova paradoxu je velmi jednoduché, neboť spočívá pouze v ukázání chybnosti úvahy vedoucí zdánlivě ke sporu. Chybnost této úvahy spočívá v tom, že množina, která je „ve smyslu modelu S“ nespočetná (tj. +more v S o ní platí, že je nespočetná), nemusí (a Skolemův paradox říká, že ani nemůže) být nespočetná „absolutně“. Nespočetnost takové množiny „ve smyslu S“ znamená pouze to, že v S neexistuje bijekce mezi touto množinou a množinou přirozených čísel v S (ta jsou stejná jako „absolutní přirozená čísla“). Taková bijekce však může existovat (a Skolemův paradox říká, že existuje) mimo S, tedy „absolutně“ může (musí) být tato množina spočetná. Tedy i množina, která je „ve smyslu S“ nespočetná, může být podmnožinou („absolutně“) spočetné množiny S.