Univers...

Bonjour tout le monde,

Je lis actuellement "Categories and Sheaves" de M. Kashiwara et P. Schapira. A un moment donné, je me suis posé cette question - que je vous pose également - qui peut paraître idiote : "Qu'est-ce qui te prouve qu'un univers de Grothendieck est vraiment un ensemble ?".

Bien cordialement,

Thierry
Le chat ouvrit les yeux, le soleil y entra. Le chat ferma les yeux, le soleil y resta. Voilà pourquoi le soir, quand le chat se réveille, j'aperçois dans le noir deux morceaux de soleil. (Maurice Carême).

Réponses

  • C'est une hypothèse. Tu supposes qu'il existe des univers de Grothendieck (ou peut-être juste un), qui sont par définition des ensembles
  • Il me semble que c'est essentiellement une hypothèse de grand cardinal, qu'on ne peut donc pas démontrer à partir de $\mathsf{ZFC}$ (sauf si celle-ci est contradictoire).
  • Salut, pour renchérir sur ce qui a déjà été dit: dans SGA 4, exposé 0, Grothendieck ajoute explicitement un axiome:

    $(\mathscr{U}A)$: Pour tout ensemble $x$, il existe un univers $\mathscr{U}$ tel que $x \in \mathscr{U}$.

    Où pour Grothendieck, un univers est par définition un ensemble. Je ne sais pas si c'est démontré/démontrable que ZFC + $(\mathscr{U}A)$ est consistant ssi ZFC l'est. Grothendieck semble penser que ce n'est pas démontrable, mais je ne sais pas si ça a été prouvé depuis.

    La fin de l'exposé 0 a un appendice écrit par Bourbaki (je ne sais pas qui de Bourbaki exactement, je mise sur Serre, (en relisant en diagonale, j'en doute)). Qui refait le texte de l'exposé "façon Bourbaki", avec des petits clashs exclusifs. Ça peut t'intéresser.
  • Chat-maths: en fait on peut démontrer que si ZFC est cohérente, alors on ne peut pas démontrer "ZFC cohérente implique ZFC + UA cohérente"

    (donc c'est pire que "on ne sait pas démontrer si c'est cohérent")
  • Je vais préciser tout ça:

    1/ le mot "univers" quand il est utilisé par G désigne ce qui est appelé "ensemble inaccessible". C'est un ensemble transitif, stable par $x\mapsto P(x)$ et qui contient tous ses petits sous-ensembles, "petit" voulant dire image directe d'une fonction dont le domaine est un de ses éléments.

    2/ Ca permet d'aller vite de faire ça, mais bien évidemment, le plus petit des ensembles inaccessibles est un modèle de ZF(C) qui vérifie "il n'existe pas d'inaccessible", donc l'existence d'inaccessible n'est pas ZF(C)-prouvable. C'est le plus petit axiome que l'on peut nommer "axiome de grand cardinal", bien qu'il est si petit qu'il ne sert généralement à rien.

    3/ Dans le cas précis des catégories, qui est une théorie extrêmement pauvre (en consistency-strength), bien évidemment, c'est une commodité puisque par le schéma de réflexion, on peut récupérer des "quasi-inaccessibles" qui eux sont démontrablement existant dans ZF. C'est juste pénible et ne sert à rien pour le sujet.

    4/ A noter que la théorie ZF(C) n'est qu'un choix parmi d'autres pour dire que toutes les petits collections sont des ensembles et qu'on peut la déduire de "désirs" bien plus simples, mais hélas, plus "logiquement backgroundés":

    4.1/ Demander $E=P(E)$ c'est trop demander
    4.2/ Demander $E$ sous-modèle élémentaire de $P(E)$, c'est encore trop demander
    4.3/ Demander $E,F$ avec $E$ sous-modèle élémentaire de $F$ et quelques petits ajouts suffit à avoir $ZFC$ par exemple, à partir d'axiomes de bases pauvres (existence de paires, etc).

    Groth est un mec intelligent. Il a, je pense, fait ce choix pour éviter les histoires de "petites VS pas petites" qui étaient souvent brandies par les gens à la fois non expert mais qui avaient subi un syndrome de Stockholm face à $\{x\mid x\notin x\}$, et n'en démordaient plus que c'était une stigmate divine (et donc s'étaient perdus dans d'indigentes considérations sur petite pas petite, croyant qu'à cause de ça, faire des catégories était plus rtanscendantal que faire des groupe). Je pense que voyant ça, Groth a préféré clore ces traumatismes et décidé de présenter les choses correctement (tout est petit). De plus, s'il y avait bcp de technologie à mobiliser, ce n'était pas la peine de s'embourber avec ça.
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • Attention Christophe, c'est pas pour "éviter les histoires de 'petites vs pas petites' ", au contraire, même avec des univers, cette distinction est toujours présente. C'est juste qu'au lieu d'être présente à un niveau métaphysique (:-D) "classe vs ensemble", elle est présente à un niveau mathématique : $<\kappa$ vs $\geq \kappa$.

    Donc ça permet de garder la distinction "petite vs pas petite" et en fait de la rendre beaucoup plus subtile (puisqu'on la formule avec $\kappa$, pourquoi s'embarrasser de fixer $\kappa$ ? on peut le faire varier !), et ça permet beaucoup plus de flexibilité.
    (mais effectivement, dans ce cadre tout est ensemble et ça rend les choses plus simples à gérer - je voulais juste dire que le but n'est pas de supprimer la distinction "petite vs pas petite", mais bien de la préciser)


    (un exemple pour ta culture pour comprendre pourquoi la distinction est nécessaire : on parle souvent de limites et colimites etc. et de catégories qui ont "toutes les limites" par exemple. A ce stade il est important de faire une distinction de taille entre la taille de la catégorie en question, et celle des limites, à cause de :
    "Soit $C$ une catégorie qui a tous les produits, même jusqu'à la taille de $C$. Alors pour tout $x,y\in C$, $|\hom(x,y)|\leq 1$"

    Pour avoir des catégories (co)complètes intéressantes, on fait la distinction de taille. Par exemple $\mathbf{Ab}$ sera "la catégorie des groupes abéliens de taille $<\kappa$", et elle aura toutes les limites de taille $<\kappa$

    Il y a d'autres exemples, "bien plus poignants", qui apparaissent notamment en géométrie algébrique, et encore dans des sujets à la mode - voire en train de se faire créer par des personnalités à la mode)
  • Oui oui je suis d'accord. Tu as tout dit avec "métaphysique". C'est de la technique. Pas de la métaphysique. Il a "technifié".
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • @Thierry : Christophe et Max ont tout dit.
    Je peux juste ajouter mon grain de sel en te mettant un lien vers mon papelard sur les grands cardinaux, où je parle un tout petit peu des univers de Grothendieck (pages 16/17) :

    https://drive.google.com/file/d/18T50acN9O_NC1dAAKrdaBBPy93g-VZKT/view

    En fouinant un peu dans le papier, tu comprendras pourquoi cet axiome, qui est équivalent à ZFC + "Il existe une classe propre de cardinaux inaccessibles" a une consistency strength infiniment supérieure à ZFC... même si, comme dit Christophe, les inaccessibles sont de "tous petits" grands cardinaux.

    Cordialement

    Martial
  • (Martial : après on peut se satisfaire de "il existe 3 cardinaux inaccessibles" en pratique, donc c'est juste quelques fois plus fort que ZFC, pas infiniment ;-) )
  • @Max : oui je sais, j'ai un pote qui bosse dans la théorie des nombres (avec catégories) et qui dit comme toi. Je pense que Grothendieck a été très précautionneux. Disons qu'il a vu large, pour éviter les emmerdes...
  • Mes seigneurs,

    Bonjour. Je vous remercie pour vos investissements respectifs. Je suis actuellement sur ce document, page 15, théorème 1.1.6. J'ai donc été obligé de m'orienter sur la notion d'ordinal, qu'il faut que je comprenne. J'avoue avoir quelques petits problèmes sur la démonstration dudit théorème.

    Amicalement,

    Titi
    Le chat ouvrit les yeux, le soleil y entra. Le chat ferma les yeux, le soleil y resta. Voilà pourquoi le soir, quand le chat se réveille, j'aperçois dans le noir deux morceaux de soleil. (Maurice Carême).
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