Morse-Kelley vs cardinaux mondains

Salut à tous,

J'ai une question bizarre.
Je sais que Morse-Kelley implique la consistance de ZFC + "Il existe une classe propre de cardinaux mondains stationnaire dans $\mathbb{ON}$".

Comme ce théorème me paraît un peu difficile pour mon petit cerveau, dans un premier temps j'ai essayé de montrer que si $V \models MK$, alors il existe dans $V$ au moins un cardinal mondain... et je n'ai aucune idée de comment démarrer, et je n'ai aucune référence sur la question.

Si quelqu'un a une idée...

Pour info, un cardinal $\kappa$ est mondain si $V_{\kappa} \models ZFC$.

Pendant que j'y suis, autre question encore plus bizarre : on dit qu'un cardinal $\kappa$ est 1-mondain s'il existe $\kappa$ cardinaux mondains sous $\kappa$, ie. si $\kappa$ est le $\kappa$ième cardinal mondain. Comment montrer que si $\kappa$ est 1-mondain, alors $V_{\kappa} \models MK$ ?

Réponses

  • C'est un peu normal que tu peines si tu veux le faire en 10 lignes. MK est à ZF ce que Peano du second ordre (au sens syntaxique) est à Peano. Les arguments sont toujours les mêmes et longs à écrire formellement.

    Entraine-toi à prouver que Peano second ordre entraine cons(Peano) et tu auras tout compris du principe, sans subir "l'ombre" purement apparente de "gros objets".
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • Mouais, ben c'est pas gagné d'avance.

    Mais quand même, MK est une FAUSSE théorie du second ordre, puisque le prédicat $set$ est définissable par $set(x) \leftrightarrow \exists Y, x \in Y$, non ?
  • C'est pour ça que j'ai ajouté "syntaxique". Le syntaxique singe le second ordre tout en étant un banal système récursif de règles du jeu.

    Et oui, tu as raison pour le reste, et d'ailleurs du reste, tu peux construire l'ensemble des formules vraies. Cela dit, ne te fatigue pas à le faire, fabrique plutôt le "tau" bourbakien. Ensuite prouve (enfin il n'y a quasiment rien à prouver) que mondain = être stable par tau.
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • @Christophe : "Cela dit, ne te fatigue pas à le faire, fabrique plutôt le "tau" bourbakien."

    Oh là là, celui-là ça fait longtemps que je l'ai pas vu !
    Je crois que je vais me faire offrir le Bourbaki de théorie des ensembles pour mon départ en retraite, lol.
  • Bonjour,

    Soit $R$, $S$ des relations d'une théorie mathématique (non spécifié) $\mathscr{T}$, $x$ une lettre qui n'est une constante de $\mathscr{T}$. Alors,\[(\exists\,x)R\Leftrightarrow(\tau_x(R)|x)\,R\mbox{ et }(\forall\,x)(R\Leftrightarrow{}S)\Rightarrow\tau_x(R)=\tau_x(S)\]C'est Wilhelm Ackermann qui a proposé le deuxième schéma d'axiomes. C'est à l'aide de ce schéma d'axiomes que l'on peut méta-prouver le résultat suivant :

    Soit $R$ une relation de $\mathscr{T}$, $x$, $u$ et $v$ des lettres mutuellement distinctes et distinctes des constantes de $\mathscr{T}$. Si $R$ est telle que\[(\exists\,x)\,R\mbox{ et }(\forall\,u)(\forall\,v)((u|x)\,R\mbox{ et }(v|x)\,R)\Rightarrow{}u=v\]est un théorème de $\mathscr{T}$ (i.e. $R$ est fonctionnelle en la lettre $x$), alors $R\Leftrightarrow{}x=\tau_x(R)$ est un théorème de $\mathscr{T}$.

    Rappel : $(\tau_x(R)|x)\,R$ consiste à remplacer la lettre $x$ en chacune de ses occurrences (libres) dans $R$ par le terme $\tau_x(R)$ (dans lequel chaque occurrence (libre) de la lettre $x$ dans $R$ est sous le scope du signe $\tau$).

    Résultat remarquable : dans une certaine théorie des ensembles où les lettres distinctes $x$ et $\mathbf{x}$ ne sont pas des constantes (ce qui est le cas dans le premier traité de Bourbaki, car les axiomes explicites de sa théorie des ensembles sont des relations closes), il est aisé de vérifier que la relation $(\forall\,x)(x\not\in\mathbf{x})$ est fonctionnelle en la lettre $\mathbf{x}$, ce qui nous conduit à\[(\forall\,x)(x\not\in\mathbf{x})\Leftrightarrow\mathbf{x}=\tau_{\mathbf{x}}\left((\forall\,x)(x\not\in\mathbf{x})\right)\]de sorte que, posant $\emptyset=\tau_{\mathbf{x}}\left((\forall\,x)(x\not\in\mathbf{x})\right)$, l'on obtient\[(\forall\,x)(x\not\in\mathbf{x})\Leftrightarrow\mathbf{x}=\emptyset\]Par contraposition, l'on obtient le résultat équivalent\[(\exists\,x)(x\in\mathbf{x})\Leftrightarrow\mathbf{x}\ne\emptyset\]d'où\[(\forall\,\mathbf{x})\left(\mathbf{x}\ne\emptyset\Leftrightarrow\tau_{x}\left(x\in\mathbf{x}\right)\in\mathbf{x}\right)\]vu que $\mathbf{x}$ n'est pas une constante. L'on a donc obtenu le théorème global du choix. C'est juste une esquisse de preuve.

    C'est ainsi que le fameux axiome du choix est pleinement un théorème à part entière : sur tout ensemble $E$, il existe une fonction de choix. En effet, il clair que\[\bigcup_{\mathbf{x}\in\mathfrak{P}(E)\setminus\{\emptyset\}}\left\{\left(\mathbf{x},\,\tau_{x}\left(x\in\mathbf{x}\right)\right)\right\}\]est bien le graphe d'une fonction de choix sur $E$. Remarquons immédiatement que, si $E=\emptyset$, $\emptyset$ est la seule fonction de choix sur $E$.

    Titi

    PS : le couple Chevalley-Dixmier du collectif Bourbaki a construit une théorie des ensembles pourvu d'un sélecteur. Se reporter à ceci pour plus d'informations.
    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).
  • Martial, juste un point de vocabulaire (c'est le seul aspect que je me sente en situation de pouvoir commenter ..). Je pense qu'une meilleure traduction de "worldly" serait "mondiaux", non ?
  • @umrk : je ne sais pas, c'est moi qui ai proposé cette traduction, je n'en ai jamais vu aucune dans la littérature francophone (si tant est qu'il y en ait sur le sujet).
    Le terme me plaisait bien, une sorte de jeu de mots entre "qui engendre un monde" et le sens usuel du mot "mondain".
    Et pis je trouve que "mondial" ça fait un peu penser à la coupe du monde, non ?
    Bon, j'ai rien contre le foot, bien au contraire !
    Mais on est quand même dans un forum de maths.

    Mais si tu veux instaurer le terme "mondial", no souci, lol
  • Thierry POMA a écrit:
    L'on a donc obtenu le théorème global du choix. C'est juste une esquisse de preuve.

    C'est ainsi que le fameux axiome du choix est pleinement un théorème à part entière : sur tout ensemble E, il existe une fonction de choix.
    Contrairement à une idée reçue répandue, le "théorème de choix" n'est pas juste une conséquence de l'emploi du tau bourbakiste mais provient du schéma d'axiomes qu'ils ont utilisé à la place des classiques schémas de remplacement et compréhension de ZF habituel (le formalisme à base de $\tau$ contient des formules qui ne sont équivalentes à aucune formule du premier ordre classique).

    En fait on peut montrer que la logique du premier ordre avec symbole tau est une extension conservative de la logique du premier ordre tout court.

    Il y a des preuves syntaxiques de ça qui sont des usines à gaz (car il faut tenir compte de la façon dont les divers tau sont imbriqués les uns dans les autres. cf le livre de Leisenring de 1969 ou bien l'article de Maehara sur l'élimination des coupures. Une recherche avec votre moteur préféré sur les "premier et deuxième théorèmes epsilon de Hilbert" devrait donner des résultats).

    L'argument sémantique est par contre facile (on l'esquisse ci-dessous: les gens qui livrent des preuves syntaxiques de ce que la skolémization marche font exactement la même chose, et franchement ils pourraient parler de l'outil à tout faire général i.e. tau à la place).
    Soit $\mathcal L$ un langage du 1er ordre dénombrable (ceux de la vraie vie le sont...).
    Soit $B$ une formule (du premier ordre, sans $\tau$) et $(A_d)_{d\in \N}$ une liste de formules sur $\mathcal L$ (sans $\tau$) telles que $B$ n'est pas conséquence prouvable de $(A_d)_{d \in \N}$.
    Soit (Lowenheim-Skolem) $M$ un modèle dénombrable de $\neg B, (A_d)_{d\in \N} $. Soient $(m_n)_{n\in \N}$ les éléments du domaine de $M$.
    L'interprétation des formules construites avec $\tau$ se fait par induction immédiate et comme d'habitude (et on interprète $\tau_x (P)$ par $P[x:=m_k]$ où $k=0$ s'il n'existe aucun $i$ tel que $M \vDash P[x:=i]$, sinon on prend le plus petit entier $k$ tel que $M \vDash P[x:=m_k]$).
    On voit qu'alors toute formule écrite sans $\tau$ a la même valeur de vérité dans $M$ avec cette nouvelle interprétation qu'avec l'interprétation usuelle, de plus toutes les formules de la forme suivante sont également validées:
    $Q[x:=t] \Rightarrow Q[x:= \tau_x Q]$
    $(\forall x(R \Leftrightarrow S)) \Rightarrow (\tau_y R = \tau_y S)$ (quand $=$ fait partie du langage)
    $s = t \Rightarrow P[z:=s] \Rightarrow P[z:=t]$ (il suffit que $=$ soit interprétée comme une relation d'équivalence et que l'interprétation de chaque symbole de base du langage soit compatible avec ça, mais c'est le cas si la théorie de base est supposée égalitaire), de plus pour toute formules $A,B$, $M\vDash (A \Rightarrow B)$ si et seulement si, si $M\vDash A$ alors $M \vDash B$; on peut donc récupérer tous les syllogismes usuels, et toute conséquence Bourbaki-prouvable de $(A_d)_{d\in \N}$ est validée par $M$, au contraire de $B$.
    Une fonction est un ensemble $f$ de couples tel que pour tous $x,y,z$, si $(x,y)\in f$ et $(x,z)\in f$ alors $y = z$.
  • Foys a écrit:
    Contrairement à une idée reçue répandue, le "théorème de choix" n'est pas juste une conséquence de l'emploi du tau bourbakiste mais provient du schéma d'axiomes qu'ils ont utilisé à la place des classiques schémas de remplacement et compréhension de ZF habituel (le formalisme à base de $\tau$ contient des formules qui ne sont équivalentes à aucune formule du premier ordre classique).

    Pour cette partie que j'ai choisie (sans omettre le reste que je vais étudier plus tard), peut-être fais-tu référence au texte reproduit ci-dessous, où Leisenring prend le soin de reproduire le schéma d'axiomes S8 ; considérant la $\epsilon$-relation $z=\epsilon_u(u\in{}w)$, la $\epsilon$-relation $(1)$ du texte en découle, devenant ainsi un théorème de $\mathscr{T}_{\epsilon}$. En effet, en m'appuyant sur la théorie des ensembles de Bourbaki $\mathscr{T}_{\text{Bou}}$, l'$\epsilon$-relation $z=\epsilon_u(u\in{}w)\leftrightarrow{}z=\epsilon_u(u\in{}w)$ (où les lettres $u$, $w$ et $z$, qui ne peuvent être des constantes de $\mathscr{T}_{\text{Bou}}$, sont mutuellement distinctes ; la lettre $u$ étant sous le scope du signe $\epsilon$, les autres étant libres) est un théorème de $\mathscr{T}_{\text{Bou}}$ visiblement équivalent à $z=\epsilon_u(u\in{}w)\leftrightarrow{}z\in\{\epsilon_u(u\in{}w)\}$, lequel nous conduit en particulier à $z=\epsilon_u(u\in{}w)\rightarrow{}z\in\{\epsilon_u(u\in{}w)\}$ qui est un théorème de $\mathscr{T}_{\text{Bou}}$, de sorte que $(\forall\,z)\left(z=\epsilon_u(u\in{}w)\rightarrow{}z\in\{\epsilon_u(u\in{}w)\}\right)$ est également un théorème de $\mathscr{T}_{\text{Bou}}$ en vertu du critère C27 (E I.32), et donc $(\exists\,y)(\forall\,z)\left(z=\epsilon_u(u\in{}w)\rightarrow{}z\in{}y\right)$ également en vertu du schéma d'axiomes S5 (E I.33). Une nouvelle application de C27 nous conduit finalement à $(\forall\,w)(\exists\,y)(\forall\,z)\left(z=\epsilon_u(u\in{}w)\rightarrow{}z\in{}y\right)$ qui est un théorème de $\mathscr{T}_{\text{Bou}}$, de sorte que $(1)$ est bien un théorème de $\mathscr{T}_{\text{Bou}}$ en vertu du schéma d'axiomes S8. Partant, l'axiome du choix est dérivable dans $\mathscr{T}_{\text{Bou}}$.109924
    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).
  • Bonjour Foys

    J'espère que tu vas bien. Voudrais-tu me donner un lien pour le fameux article de Maehara sur l'élimination des coupures, s'il te plait ? Aurais-tu également un exemplaire du livre de Leisenring ? Si tel est le cas, l'on pourra peut-être voir ce que l'on peut faire.

    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).
  • Bonjour Thierry;
    Voici un lien vers l'artcile en question.
    https://projecteuclid.org/download/pdf_1/euclid.jmsj/1261413486
    Le "tau bourbakiste" y est appelé "epsilon" (chez Hilbert aussi en fait; les bourbakistes avaient substitué tau à epsilon pour qu'on ne confonde pas avec le symbole d'appartenance ensembliste; et peut-être aussi avec la notation epsilon si couramment utilisée en analyse).

    L'article prouve le fameux théorème d'élimination des coupures, si important en logique du premier ordre. Le résultat dont nous parlons n'en découle pas trivialement cependant, il faut travailler.
    Une fonction est un ensemble $f$ de couples tel que pour tous $x,y,z$, si $(x,y)\in f$ et $(x,z)\in f$ alors $y = z$.
  • Je fais remonter ce topic juste pour signaler que j'ai trouvé une réponse partielle à ma question :

    http://jdh.hamkins.org/km-implies-conzfc/

    Je n'y comprends pas grand-chose, mais peut-être que cela va intéresser certains d'entre vous.

    P.S.1 : Sorry pour Christophe, qui n'aime pas beaucoup le monsieur qui cause dans le poste, lol.
    P.S.2 : On peut trouver plein d'informations en tapant
    "why does Morse Kellley imply the existence of a proper class of wordly cardinals ?"
  • @Martial ola ne t'inquiète pas je n'ai rien contre JDH en termes ni de sentiments ni d'émotions. C'est juste que ma situation particulière (ne pas développer d'autorat sur mon nom de famille pour pas que mon indigne père vole ça pour alimenter ses manigances pervers narcissiques) avait permis de révéler que JHD est FACTUELLEMENT peu regardant sur ce qu'il prend dans le frigo des gens qui l'invitent :-D . Mais t'inquiète, il est très célèbre pour ça je fais partie des .. quelques dizaines de personnes "réécrites" je suis loin d'être le seul. Simplement comme "je me laisse faire" (pas les autres qui envoient des communiqués) mes compagnons avaient probablement haussé le ton en compensation. Bon après il faut voir qu'ici "hausser le ton" reste très "Britney" et modéré. Finalement c'est ... GBZM qui avait le plus "etat-majorien-stratege" : grâce à 3mots. Il m'avait indiqué quel jour et heure est le plus efficace pour poster un courriel "humoristique" de commentaire critique et j'avais constaté qu'il ne s'était pas trompé. Les réponses avaient fusé :-D

    Il reste tout de même à dire qu'heureusement qu'on a des savants "secrétaires". Sans JHD qui dit qu'on aurait des articles léchés dans nos archives mondiales?

    De mon téléphone.
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • British* (pas Britney :-D)
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • Encore une question, a priori plus simple que la 1ère.
    On dit qu'un cardinal est 1-mondain s'il est mondain et limite de cardinaux mondains.

    Théorème : si $\kappa$ est $1$-mondain, alors $V_{\kappa} \models MK$.

    Je sais le faire dans le cas où $\kappa$ est inaccessible (c'est pas ben difficile), mais je n'y arrive pas si $\kappa$ est seulement $1$-mondain.
    J'ai bien une idée mais je suis emmerdé pour de sombres questions d'absoluité...
  • Cela ne viendrait-il pas de ce que $V_{\kappa+1}=\mathfrak{P}\left(V_{\kappa}\right)$ est un modèle prévu pour $\text{MK}$, pour $\kappa$ cardinal inaccessible et $V_{\kappa}\models\text{ZFC}$ ? Comment espérer alors que $V_{\kappa}$ soit un modèle pour $\text{MK}$, pour $\kappa$ cardinal mondain, y compris $1$-mondain ?

    Je me pose seulement des questions face à ce que je viens de lire.
    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).
  • @Thierry : moi aussi je commence à me poser de sérieuses questions là-dessus.
    Tu trouves plein d'informations contradictoires sur Internet (à croire que nos dirigeants fréquentent les mêmes sites que nous).
    J'ai lu ce truc quelque part **, mais par ailleurs Kanamori démontre page 19 que $\kappa$ est inaccessible ssi $V_{\kappa} \models ZFC^2$.
    Il n'explique pas bien ce qu'est $ZFC^2$ mais en gros c'est la version de ZFC en logique du second ordre, et ça revient à énoncer un schéma de remplacement généralisé où, dans l'hypothèse, la "fonction" $F:A \to \mathbb{V}$ est seulement une fonction au sens intuitif, pas nécessairement définissable par une formule.

    Ce qui m'incite à penser que ces deux trucs ne sont pas contradictoires entre eux c'est que $ZFC^2$ est une vraie théorie du second ordre, ce qui n'est pas le cas de MK.


    ** Plus précisément dans le Cantor's Attic, qui a scratché en décembre 2019. Ce qui est rigolo c'est que la seule trace qui reste de ce truc, ce sont mes notes. Il faudra peut-être un jour payer un mec pour retraduire ça en anglais.
  • @Martial : je ne savais pas que le Cantor's Attic avait disparu, mais il doit en rester des versions sur des sites qui archivent les pages internet comme Wayback Machine.
  • @Poirot : merci pour l'info.
    En fait c'est le bordel : il y a eu une mise à jour du serveur mais pas du wiki, du coup tout a planté. C'est Victoria Gitman qui m'a expliqué ça en décembre 2019. Elle espérait avoir le temps de s'en occuper mais n'était pas sûre d'avoir vraiment la main sur le truc. De plus elle craignait fort que beaucoup de data soient perdues dans la bagarre.
    La guigne, quoi.
  • @Martial : tu trouveras une légère description de ZFC2 ici. Mais peut-être le savais-tu, vu que tu en dresses un portrait dans ton message. La quantification - par exemple $(\forall\,f)$ - aurait pu être plus précise, en utilisant les sortes.
    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).
  • @Thierry : merci pour le lien.
    On peut lire le bouquin en ligne mais pas le télécharger, c'est ça ? Pourtant ils proposent de l'acheter pour 0,00 €...

    Hélas je n'ai jamais rien compris aux sortes. A vrai dire je n'en ai entendu parler que dans le livre de David, Nour et Raffali, et ils sont assez circonspects sur la question.

    Mon problème c'est que je sais que MK est strictement plus faible que $ZFC^2$, mais je ne sais pas bien pourquoi. En théorie je dois voir Boban par zoom la semaine prochaine (il est en Finlande actuellement), je vais essayer de lui en toucher un mot.
  • Purée, j'ai bidouillé le truc dans tous les sens, et maintenant je n'arrive plus à retrouver la bonne page.
    Peux-tu me refiler le numéro de la page ?
  • Je viens de t'envoyer le livre sur ton mail accessible par ton profil...
    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).
  • Cf. également ceci.
    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).
  • Waouh !
    Merci, Thierry !
    La réponse de JDH semble indiquer que je suis complètement à côté de la plaque.
    Bon, certes ce n'est pas un scoop mais cela implique qu'il va falloir que je revoie complètement ma copie.
    Si je comprends bien la consistency strength de MK est beaucoup plus haut que je ne pensais, genre entre les hauts degrés de mondanité et l'existence d'un inaccessible.
    Il y avait donc de grosses bourdes dans le Cantor's Attic, et je me suis fait avoir comme un bleu.
    Bon, rien de nouveau là dessous non plus, c'est moi qui avais rectifié la définition d'un cardinal mesurable, et idem pour les Woodin.
    A nous deux on va peut-être y arriver !!!
  • En fait, dans un certain sens Thierry m'a sauvé la mise. J'étais parti dans une mauvaise direction, tout ça parce que j'avais lu une information fausse dans le Cantor's Attic, GRRR !!! Mais maintenant je pense avoir réussi à reconstituer le puzzle. Voilà le chantier à venir; Je me réfère à mon chap 24 :
    https://drive.google.com/file/d/1zzEJ72Ckvp0rpDCLt2B7bvRQE5xPOTPI/view

    1) Commentaires page 10 : la preuve du schéma de remplacement de ZFC peut être facilement adaptée pour prouver le schéma de remplacement au second ordre (la "fonction $F:A \to \mathbb{V}$ est seulement une classe fonctionnelle, et n'a pas besoin d'être définissable par une formule du langage).

    2) Page 11, théorème 14 : toujours pas d'idée, sauf à essayer de comprendre les délires de JDH.

    3) Page 12, théorème 16 : FAUX !!! (C'est une des raisons pour lesquelles j'avais du mal à trouver une référence, lol).

    4) Fin de la page 12 : revoir la hiérarchie de consistency strength (bon quand il n'y aura plus que ça à faire ça ira).

    5) Page 13, théorème 22 : devient optimal. Il faut juste y rajouter la réciproque, voir la preuve de Kanamori page 19 de son livre.

    6)Le lemme 20 fournit une démo de l'item 4 du théorème 9 page 7.

    7) Merci de votre attention !!!
  • @Thierry : ta référence m'a bien servi. Bremer dit quelque part que $ZFC^2$ est équivalente à MK. Il ne précise pas exactement dans quel sens, mais cela m'a motivé pour remettre de l'ordre dans tout ça.

    Je croyais naïvement que, étant une "fausse" théorie du second ordre, MK était forcément strictement plus faible que $ZFC^2$. Erreur de jeunesse, lol.
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