大基数公理(large cardinal axioms)是关于大基数存在的一类新加公理。大基数的种类很多。一般地,P(α)都是ω(其基数为0)的某个性质向不可数基数的推广,因而,可以说大基数公理是无穷公理的自然延伸,是人类对无穷世界的认识进一步深化的产物。1
概念大基数公理(large cardinal axioms)是关于大基数存在的一类新加公理。设有关于基数α的一条性质P(α),它是可以用ZFC系统的语言形式描述的,尽管人们根据直觉相信,有很大的α使P(α)为真,但却不能在ZFC系统内证明“∃αP(α)”这一命题。人们若将∃αP(α)作为公理加入到ZFC系统之中,就称之为一条大基数公理,满足P(α)的α称为大基数。大基数的种类很多。一般地,P(α)都是ω(其基数为0)的某个性质向不可数基数的推广,因而,可以说大基数公理是无穷公理的自然延伸,是人类对无穷世界的认识进一步深化的产物。例如,不可达基数是将ω的“集论运算的不可到达性”推广到不可数基数而得到的大基数。弱紧基数则是将ω所满足的分划关系ω→(ω)22推广至不可数基数而得到的。从这个角度看,大基数公理为人们所乐于接受。增加了大基数公理之后,人们可以对集合论中某些悬而未决的问题做出一定程度的回答。例如,若存在强不可达基数κ,则ZFC相容;若存在拉姆齐基数,则V≠L,即可构造公理不真;若存在强紧基数κ,则V≠L[X]对任何集合X成立,又对于任何大于κ的奇异强极限基数λ,2λ=λ+,这对广义连续统假设做出了部分回答。
大基数大基数是集合论用语。满足某些特殊性质的不可数基数。如“不可达基数”、“可测基数”、“超紧基数”等都是大基数。其中,不可达基数是最小的大基数。在公理集合论ZFC系统中,既不能证明大基数存在,也不能否认大基数存在。2
研究历史大基数的研究由来已久。例如,早在1911年,就开始了对今天称为马赫罗(Mahlo,P.)基数的一类基数的研究;1930年后,就提出了不可达基数和可测基数的概念。但在20世纪60年代之前,这种研究是零星的、分散的。直到20世纪60年代,人们才将大基数公理作为集合论的附加公理来加以研究。近年来,含大基数的内模型成为集合论研究的热点。人们更习惯于用从全域V到某传递类M的非平凡的基本嵌入(elementary embedding)j:V→M来描述大基数公理。设κ为j的临界点,即最小的满足j(α)=α的序数,记为κ=crit(j)。此时,V和M越相似,所引入的大基数公理越强。例如,如果M⊆M,则称κ为λ超紧基数;如果对任意为λ≥κ,κ为λ超紧基数,则称k为超紧基数;如果Vj(k)⊆M,则称k为超强基数;如果对于任意的f:κ→κ,存在j′:V→M′使得crit(j)=k且V⊆M′,其中M′是传递的,则称κ为谢拉赫基数;如果对于任意的f:κ→κ,存在δ