集合論與範疇論和topos理論是什麼關係?

時間 2021-06-02 17:13:08

1樓:Jason Hu

稍微槓一下啊。一般的topos,如Set,由於subobject classifier,因而可能有Choice這種公理,所以其內部語言不一定是intuitionistic type theory。(或者說intuitionistic type theory不是乙個complete internal language)

2樓:

眾所周知,範疇論是建立在集合論裡的。從集合論的角度看,範疇論一方面可以提供一種普遍的方法來研究一類數學物件的總體,比如群、環、域這些代數物件的範疇和拓撲空間等幾何物件的範疇,並通過函子和自然變換的概念來談論這些數學物件之間的關係。從這個方面來看,範疇論很像一種廣義的模型論,比如一些代數物件的範疇,它的物件類可以看作是乙個一階理論的所有模型的構成的初等類,態射是模型之間的同態對映,當然這裡可能並不需要形式語言了。

乙個問題是這些某一類數學物件的總體構成的範疇往往都是大範疇(large),這可以通過加強集合論的公理解決(比如新增Grothendieck universe,其存在性等價於存在強不可達基數)另一方面,範疇論可以看作是一些型別論和邏輯系統的代數語義,就像布林代數是經典命題邏輯的代數語義那樣,一些特殊的範疇可以為一階邏輯、高階邏輯,甚至集合論建立代數語義。這樣看,範疇就是一種代數物件,範疇論是對這種代數物件的研究。

自然的,topos也是這樣一種代數物件,其特殊性在於我們可以在其中建立相當一部分的數學,甚至它可以給像集合論這樣的元理論來建立語義,這使得它具備了作為乙個「數學宇宙」的資格。當然topos也可以從其他角度(比如幾何)來解釋,這種對topos的解釋更接近elementary topos。

我們也可以用範疇論或者型別論來做元理論,然後在其中建立集合論以及其他數學,但是範疇論和型別論在描述元數學方面遠不如集合論方便。

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