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/ NetNews Usenet Archive 1992 #19 / NN_1992_19.iso / spool / sci / logic / 1348 < prev    next >
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Text File  |  1992-09-04  |  7.8 KB  |  175 lines

  1. Newsgroups: sci.logic
  2. Path: sparky!uunet!pmafire!mica.inel.gov!guinness!opal.idbsu.edu!holmes
  3. From: holmes@opal.idbsu.edu (Randall Holmes)
  4. Subject: Re: Set of all sets + correcting MZ's syntax
  5. Message-ID: <1992Sep4.172833.20527@guinness.idbsu.edu>
  6. Sender: usenet@guinness.idbsu.edu (Usenet News mail)
  7. Nntp-Posting-Host: opal
  8. Organization: Boise State University Math Dept.
  9. References: <4134@seti.UUCP>
  10. Date: Fri, 4 Sep 1992 17:28:33 GMT
  11. Lines: 162
  12.  
  13. In article <4134@seti.UUCP> ziane@nuri.inria.fr (ziane mikal -) writes:
  14. >In article <1992Aug25.120515.15090@husc3.harvard.edu> zeleny@husc9.harvard.edu (Michael Zeleny) writes:
  15. >>Greetings,
  16. >[...]
  17. >>Je suis pr\^et \`a partir pour Paris jusqu'a 17 septembre; par
  18. >>cons\'equent, il me sera impossible de tenir mes propos provocants.
  19. >>Veuillez envoyer vos messages concernant mes defauts personnels \`a ma
  20. >>adresse not\'ee ci-dessous.
  21. >[...]
  22. >
  23. >I cannot resist. Correcting MZ is such a pleasure.
  24. >It's "mon adresse" and not "ma adresse".
  25. >I confess however that the rest of his French looks better
  26. >than my English.
  27. >
  28. >BTW, Mishka, si tu passes par l'inria, viens donc me faire
  29. >une petite visite au batiment 9 ou appelle moi a paname.
  30. >Je suis dans l'annuaire.
  31. >
  32. >
  33. >Since this can hardly justify a posting by itself here is something 
  34. >more interesting I hope.
  35. >
  36. >Russel's paradoxical set is the set of normal sets, i.e. sets which
  37. >don't belong to themselves.
  38. >However, the set of all sets, let's call it S, is often considered 
  39. >paradoxical because of the following, with P(S) the powerset of S:
  40. >
  41. >P(S) is included into S, then Card(P(S)) <= Card (S)
  42. >which contradicts a theorem saying that
  43. >Card(P(S)) > Card(S)
  44. >
  45. >However, looking back to the proof for Card(P(S)) > Card(S)
  46. >it appears that the proof uses a set might quite be paradoxical !
  47. >The idea is to consider a function from S onto P(S).
  48. >If you take the identity the dubious set is indeed Russel's set !
  49. >
  50. >Thus you might as well reject the proof rather than the concept
  51. >of set of all sets. However if you define sets with ZF it seems
  52. >that you must accept the proof. The separation "axiom" which is
  53. >in facta theorem of ZF,  implies that the above dubious set be
  54. >a proper set. (Am I wrong ?)
  55.  
  56. The usual terminology is "proper class".
  57.  
  58. >
  59. >The question is now, whether or not alternative axiomatizations
  60. >have been proposed that are consistent with the existence of the
  61. >set of all sets ?
  62.  
  63.     There are a number of such axiomatizations.  The nicest is
  64. Jensen's version NFU of Quine's set theory NF ("New Foundations").  NF
  65. itself is not recommended, because it is not known to be consistent,
  66. and it also has the curious feature of disproving the Axiom of Choice.
  67. Jensen's system is known to be consistent, and can be extended with
  68. the Axiom of Choice and as many axioms of strong infinity as one might
  69. desire (loosely speaking).
  70.  
  71.     NFU is a first order theory with equality and membership.  Its
  72. axioms are as follows:
  73.  
  74.     (Ext)  If x and y have the same elements, then either x = y or
  75. both x and y have no elements
  76.  
  77.     The axiom (Ext) allows many individuals (objects with no
  78. elements); one of these should be identified as the empty set and the
  79. others as bare individuals (non-sets).  If we do not allow individuals
  80. other than the empty set, we get full NF.
  81.  
  82.     (Comp)  If P is a formula which is "stratified" (defined
  83. below) then there is an object y such that for all x, x is an element
  84. of y iff P (of course, P says something about x).  y can be referred
  85. to as {x|P}, and is unique by (Ext) if it has any elements; otherwise,
  86. we let {x|P} be the individual we have singled out as the empty set
  87. ((Comp) proves the existence of at least one object with no elements).
  88.  
  89.     A formula is said to be "stratified" if it is possible to
  90. assign types to the variables occurring in it in such a way that it
  91. makes sense in the simple theory of types.  To be precise, a formula
  92. is stratified if we can assign an integer to each variable (called the
  93. type of the variable) in such a way that in each subformula "x = y"
  94. the two variables are assigned the same type, while in each subformula
  95. "x E y" the type of y is one greater than the type of x.  The formula
  96. "not(x E x)" is unstratified (what single type can be assigned to x?),
  97. so {x| not(xEx)} (the Russell class) is not provided by (Comp); but
  98. {x| x = x}, the universe, _is_ provided.  Notice that the objects of
  99. NFU do not have types; the typing scheme is only used to see what
  100. instances of set comprehension are acceptable.
  101.  
  102.     Jensen proved this theory consistent.  It should be extended
  103. at least with the Axioms of Infinity and Choice for practical
  104. purposes.  Cardinal and ordinal numbers are defined as in naive set
  105. theory.  The paradox of Cantor is avoided because the Cantor theorem
  106. |A| < |P[A]| of naive set theory takes the form |USC[A]| < |A| in this
  107. theory (where |USC[A]| is the set of one-element subsets of A.  The
  108. special case |USC[V]| < |V| (V is the universe) establishes that the
  109. unrestricted singleton map x |-> {x} cannot exist (its definition is
  110. usntratified).  Thus, there are "fewer" singletons than objects,
  111. although there is a "proper class" bijection between them.  Sets A
  112. such that the restriction of the singleton map to A exists are called
  113. "strongly Cantorian" and satisfy the naive version of the Cantor
  114. theorem; in suitable extensions of NFU, the "class" of hereditarily
  115. strongly Cantorian sets looks rather like the "small" sets of the
  116. usual set theory.  The Burali-Forti paradox is avoided because the
  117. result of nive set theory that the set of ordinals less than an
  118. ordinal a has order type a under the natural order is proven by
  119. induction on an unstratified condition and is false in NFU; the set of
  120. all ordinals exists, and has an order type under the natural order,
  121. but this order type (which is an ordinal) is less than the largest
  122. ordinals.  Numbers are finite cardinals, and NFU + Infinity
  123. supports nth order arithmetic for every n, thus all of classical
  124. mathematics except the higher reaches of set theory, which can be
  125. provided by adjoining further axioms of infinity.  All of this is
  126. "safe"; it can be modelled in ZFC, in fact.  Jensen's paper is in
  127. Synthese, volume 19.  Rosser's book "Logic for Mathematicians"
  128. develops foundations of mathematics in NF (not NFU); his treatment of
  129. the pair will not work in NFU, but it can be proven in NFU + Infinity
  130. + Choice that there is an ordered pair with the same type as its
  131. projections, which is all that is needed to use the rest of Rosser's
  132. development.  His section on the Axiom of Choice is valid for NFU,
  133. since Choice is consistent with NFU; his Axiom of Counting is known to
  134. be consistent with NFU (and strengthens it). (All of this will make
  135. sense if you read Rosser).
  136.  
  137.  
  138. >
  139. >Also, I don't know anything yet about categories. I have heard
  140. >though that the category of all the categories is not a pb.
  141. >Does category theory have similar paradoxes though ?
  142.  
  143. The category of all categories is a proper class in the usual
  144. treatment in ZFC, and this is all that it needs to be.  In NFU, it is
  145. a set.
  146.  
  147. >
  148. >Do the problems with the set of all sets prevent the possibility
  149. >to properly define an Abstract Data Type "set" ? Set of anything
  150. >of course.
  151.  
  152. What do you mean by "set of anything"?  For any type, we can define
  153. "set of things of that type" as an ADT; we can define a polymorphic
  154. type "set of 'a", where 'a is a parameter supplied in context (when
  155. needed).  If sets can be defined in sufficiently strong ways, then the
  156. paradoxes would preclude a universal type "set of _anything_", but
  157. type discipline does that already. 
  158.  
  159. >
  160. >Finaly, for computer scientists, is it problematic to have a
  161. >universal type. I think of hierarchies in Object Oriented
  162. >languages, where you have a root like Object or Class.
  163.  
  164. Types are usually disjoint.
  165.  
  166. >
  167. >Mikal Ziane.
  168.  
  169.  
  170. -- 
  171. The opinions expressed        |     --Sincerely,
  172. above are not the "official"    |     M. Randall Holmes
  173. opinions of any person        |     Math. Dept., Boise State Univ.
  174. or institution.            |     holmes@opal.idbsu.edu
  175.