这是一个重要的问题
M a r t i n-L o f u n i v e


马丁·埃斯卡多,英国伯明翰大学。
2012年2月,上次更新时间为2012年2月末17日。
    
这是内涵Martin Lof型理论中的一个证明,
用可拓性命题公理作为
假设,用Agda符号书写。K规则或UIP公理
不使用,除非在少数情况下可以使用
证明。Agda 2.3.0中的校对类型。


我们展示了马丁·洛夫的宇宙
在以下定义的精确意义上是拓扑上不可分解的。作为一个
推论,我们导出了宇宙的赖斯定理:它没有
非平凡的、可判定的、可扩展的属性。


我不会放弃

这个宇宙轻率定理可能令人惊讶,因为
像无限二进制序列的康托空间这样的类型
从这里所考虑的意义上说,他们有很多
具有可判定属性。康托空间也未能
离散,因为它没有可判定的等式,而这个
事实在赖斯定理的证明中显现出来。

我们只需要假设外延的公理,其他什么都不需要
(单价公理会给出一个稍微尖锐的结果)。
特别是,布劳威尔连续性公理甚至没有被假设
虽然这是关于构造数学中的拓扑学。

我们证明了宇宙集合,用阿格达符号表示,在
每个类型序列收敛到任何期望的
类型。收敛是使用ℕ∞定义的,泛型收敛
序列,在GenericConvergentSequence模块中构造,但
下面简要介绍。

为了动机,让我们定义序列的收敛性
类型的元素。

我们说x型中的序列x:ℕ→x收敛到极限
x∞:x如果可以构造一个“极限序列”x':∞→x这样
那个

x n=x’(n下)
x∞=x'∞

其中,under:→∞(代表“underline”)是嵌入
将ℕ转换为\8469»∞。很容易看出任意两个函数的每个函数
类型现在自动成为连续的
保留限制,而不考虑任何模型或连续性
类型论中的公理。收敛序列的集合
上述定义构成了X型的固有拓扑。

其动机如下。对类型有一种解释
类型是空间的理论(约翰斯通的拓扑拓扑)
所有功能都是连续的。在这种解释中,ℕ是
自然数的离散空间,并且空间ℕ∞是
ℕ的一点紧化。此外,在这个解释中,
在上述意义上定义的收敛性与拓扑一致
汇聚。

使用Streicher的一般构造,假设是Grothendieck
集合论中的宇宙,可以在拓扑中建立一个空间
拓朴,这是对宇宙的解释。沃沃德斯基问道
马丁·洛夫的这种解释的拓扑结构是什么
宇宙是这样的。我不知道答案,但它来自于我们
在这里证明按类型同构的商是不明确的
拓扑结构。(此外,我推测格罗森迪克宇宙
通过不具体的拓扑结构,可以提供所需的结构
解读马丁·罗素的宇宙。但这可能是一个
有点太大胆了。)

如果唯一的开集是空集并且
整个空间。这是一个简单的练习,如果你知道基本的
拓扑,表明这相当于说
序列收敛到任意点。

宇宙元素相等的适当概念
类型集是同构的。因此,我们重新表述了上述内容
类型序列极限的定义如下。

我们说类型X:ℕ→集的序列收敛到极限
X∞:设置是否可以找到“极限序列”X:∞→X
那个

X n≅X’(n下)
X∞≅X'∞

如果假设单价公理,则可以替换
通过等式同构得到一个等价的概念。但请注意
拓扑拓扑中的同构与
平等。

在这个Agda模块中,我们证明了每个类型序列收敛
任何类型。这尤其解释了为什么
不能是非平凡的外延函数Set→Γ,其中Γ是
离散型二进制数。这些功能是
(连续特征函数)的clopen集
而轻率则表明
可以这么说。这是莱斯关于宇宙集合的定理。

(注意:辅助模块开发的材料比我们需要的要多得多
(以及路上发生的许多愚蠢的事情&道歉)\开始{code}{-# 选项--不带-K#-}

模块 宇宙的拓扑 哪里

打开 进口 康托
打开 进口 咖喱霍华德
打开 进口 平等
打开 进口 扩展性
打开 进口 通用收敛序列
打开 进口 同构
打开 进口 Naturals公司
打开 进口 集合与函数
打开 进口 两个\结束{code}以下是关键结构。它连接
单体类型①是对任何给定类型序列的限制。

其思想是,对于任何u:∞,类型∑\(n:∞)→u≣n具有
最多一个元素,即如果u≣n为n,如果u=∞则为none。
后一种情况下,我们得到了一个只有空图的函数
居民,使其成为单一类型。在前者中
如果是这样的话,我们会得到X n。\开始{code}连接-① : (  设置)  (ℕ∞  设置)
连接-① X(X) 单位 = ( : Σ \(n个 : )  单位  n个)  X(X)(π₀ )\结束{code}我们首先证明构造的极限序列扩展了
给定序列:\开始{code}_[_] : (ℕ∞  设置)  (  设置)
X(X) [  ] = X(X)(在下面 )


附加-①-引理 :

 ∀(X(X) :   设置)     连接-① X(X) [  ]   X(X) 

附加-①-引理 X(X)  =
 (  , (f)  , 外延性(S公司 ) , 延伸性(R(右) ))
 哪里
  (f) :    X(X)   附加-① X(X) [  ]
  (f)  x个 (n个 , 第页) = 子集 {} {X(X)} (低于单声道 第页) x个

   :    连接-① X(X) [  ]  X(X) 
    小时 = 小时( , 回流)

  R-引理 :

     n个  ∀(第页 : 在下面   在下面 n个)  ∀(小时 : 连接-① X(X) [  ])
         子集 (低于单声道 {} {n个} 第页) (小时( , 回流))  小时(n个 , 第页)

  R-引理  n个 第页 小时 =
   反式 (引理 q个 小时) (刚果  第页   小时(n个 , 第页)) (UIP公司 ℕ∞ (刚果 在下面 q个) 第页))
   哪里
    打开 进口 UIP公司
    q个 :   n个
    q个 = 低于单声道 第页
    A类 :   n个    n个  Prp公司
    A类  n个 q个 = ∀(小时 : 连接-① X(X) [  ])
              子集 q个 (小时( , 回流))  小时(n个 , 刚果 在下面 q个)
    引理 : ∀{ n个}  ∀(q个 :   n个)  A类  n个 q个
    引理 = J A类   小时  刚果  第页  小时( , 第页)) 回流)

  R(右) :     小时  (f)  (  小时)  小时
  R(右)  小时 = 外延性(引理  小时)
   哪里
    引理 :     (小时 : 连接-① X(X) [  ])
              (f)  (  小时)   小时 
    引理  小时 (n个 , 第页) = R-引理  n个 第页 小时

  S公司 :     x个    ((f)  x个)  x个
  S公司  x个 = 刚果  第页  子集 {} {X(X)} 第页 x个) 引理
   哪里
    打开 进口 UIP公司
    引理 : 低于单声道 回流  回流
    引理 = UIP公司  (低于单声道 回流) 回流\结束{code}然后我们证明,增加的极限点就是我们所声称的:\开始{code}附加-①-引理∞ :

  ∀(X(X) :   设置)  连接-① X(X)   

附加-①-引理∞ X(X) = 只有一个iso 唯一的元素 引理Ş
 哪里
  唯一的元素 : 连接-① X(X) 
  唯一的元素 (n个 , 第页) = 独特-∅(∞-is-not-ℕ n个 第页)

  引理₀ : ∀((f)  : 连接-① X(X) )
          ∀( : Σ \(n个 : )    n个)  (f)    
  引理₀ (f)  (n个 , 第页) = 独特-∅(∞-is-not-ℕ n个 第页)

  引理₁ : ∀((f)  : 连接-① X(X) )  (f)  
  引理₁ (f)  = 外延性(引理₀ (f) )\结束{code}以下遵循上述模式:我们给出了一系列
极限序列的构造,每个序列后面跟着两个序列
引理,一个表示极限序列是什么,另一个表示
说出其极限(∞时的值)。

我们从上述的一个特殊情况开始,为了
清晰度,因为它使用了两次:常数序列∅,
其中∅为空类型,收敛于单体类型①:\开始{code}常数-∅-收敛至-① : ℕ∞  设置
常数-∅-收敛至-① = 连接-①   )


常数-∅-收敛到-①-引理 :

  ∀( : )  常数-∅-收敛至-① [  ]  

常数-∅-收敛到-①-引理 = 附加-①-引理   )


常数-∅-收敛到-①-引理∞ :

 常数-∅-收敛至-①   

常数-∅-收敛到-①-引理∞ = 附加-①-引理∞   )\结束{code}常数序列∅收敛到任何所需类型Y,通过
将前一序列逐点乘以Y:\开始{code}常数-∅-收敛到任何东西 : 设置  (ℕ∞  设置)
常数-∅-收敛到任何地方 Y(Y) 单位 = (常数-∅-收敛至-① 单位) × Y(Y)


常数-∅-收敛到任意事物引理 :

 ∀(Y(Y) : 设置)  ∀( : )  常数-∅-收敛到任何地方 Y(Y) [  ]  

常数-∅-收敛到任意事物引理 Y(Y)  =
 ≅-反式 (引理[X≅X'→X×Y \8773»X'×Y] (常数-∅-收敛到-①-引理 ))
          引理[∅×Y≅∅]


常数-∅-收敛到任意事物引理∞ :

 ∀(Y(Y) : 设置)  常数-∅-收敛到任何地方 Y(Y)   Y(Y)

常数-∅-收敛到任意事物引理∞ Y(Y) =
 ≅-反式 (引理[X≅X'→X×Y \8773»X'×Y] 常数-∅-收敛到-①-引理∞)
          引理[①×Y≅Y]\结束{code}通过应用
“否定”功能X↦(X→∅)至常数序列∅
收敛到①。\开始{code}常数-①-收敛到-∅ : ℕ∞  设置
常数-①-收敛到-∅ 单位 = (常数-∅-收敛到-① 单位)  


常数-①-收敛到-∅-引理 :

 ∀( : )  常数-①-收敛到-∅ [  ]  

常数-①-收敛到-∅-引理  =
 ≅-反式 (引理[X≅X'→[X→Y][X'→Y]] (常数-∅-收敛到-①-引理 ))
          外理[[∅→∅]Ş①]


常数-①-收敛到-∅-引理∞ :

 常数-①-收敛到-∅   

常数-①-收敛到-∅-引理∞ =
 ≅-反式 (引理[X≅X'→[X→Y][X'→Y]] 常数-∅-收敛到-①-引理∞)
          引理[[①→∅]≅∅]\结束{code}通过将前面的限制序列逐点乘以
收敛到一的序列,我们得到任何序列都收敛
至∅:\开始{code}连接-∅ : (  设置)  (ℕ∞  设置)
连接-∅ X(X) 单位 = (连接-① X(X) 单位) × (常数-①-收敛到-∅ 单位)


附加-∅-引理 :

 ∀(X(X) :   设置)  ∀( : )  连接-∅ X(X) [  ]  X(X) 

附加-∅-引理 X(X)  =
 ≅-反式 (引理[X'→Y'→[X×Y]≅[X'×Y']]
                (附加-①-引理 X(X) )
                (常数-①-收敛到-∅-引理 ))
          引理[Y×①≅Y]


附加-∅-引理∞ :

 ∀(X(X) :   设置)  连接-∅ X(X)   

附加-∅-引理∞ X(X) =
 †-反式 (引理[X'→Y'→[X×Y]≅[X'×Y']]
                (附加-①-引理∞ X(X))
                (常数-①-收敛到-∅-引理∞))
          引理[Y×∅∅]\结束{code}最后,通过逐点添加一个收敛到∅的序列
常数序列∅收敛到任何东西,我们得到任意序列X
收敛到任何类型Y,我们希望:\开始{code}贴上 : (  设置)  设置  (ℕ∞  设置)
贴上 X(X) Y(Y) 单位 =
 (连接-∅ X(X) 单位) + (常数-∅-收敛到任何地方 Y(Y) 单位)


附着-勒玛 :

 ∀(X(X) :   设置)  ∀(Y(Y) : 设置)     贴上 X(X) Y(Y) [  ]  X(X) 

附着-勒玛 X(X) Y(Y)  =
 ≅-反式 (引理[X'X'→Y'Y'→[X+Y]≅[X'+Y']]
                (附加-∅-引理 X(X) )
                (常数-∅-收敛到任意事物引理 Y(Y) ))
          引理[Y+∅≅Y]


附着勒玛∞ :

 ∀(X(X) :   设置)  ∀(Y(Y) : 设置)  贴上 X(X) Y(Y)   Y(Y)

附着勒玛∞ X(X) Y(Y) =
 ≅-反式 (引理[X'X'→Y'Y'→[X+Y]≅[X'+Y']]
                (附加-∅-引理∞ X(X))
                (常数-∅-收敛到任意事物引理∞ Y(Y)))
          引理[∅+Y≅Y]\结束{code}我们将前三个引理组合在一起,得到宇宙
模糊性定理,它说任何类型的Y:Set都可以是
附加为任何给定序列的极限X:ℕ→设置:\开始{code}宇宙-不确定性-理论 : ∀(X(X) :   设置)  ∀(Y(Y) : 设置) 

  (∀   贴上 X(X) Y(Y) [  ]  X(X) )    贴上 X(X) Y(Y)   Y(Y)

宇宙-不确定性-理论 X(X) Y(Y) =
 ∧-简介 (附加引理 X(X) Y(Y)) (附着勒玛∞ X(X) Y(Y))\结束{code}作为宇宙不确定性定理的推论,我们得到了Rice的
宇宙定理,可在模块中找到
赖斯宇宙理论。
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