Aksjomat Wyboru

Aksjomat Wyboru


Ostatnim aksjomatem jest aksjomat wyboru. Jest to aksjomat, który wywołał dużą liczbę kontrowersji. Wielu znakomitych matematyków początku XX wieku uważało, że nie należy go dopuścić do zestawu podstawowych aksjomatów. W chwili obecnej większość matematyków uważa, że aksjomat wyboru jest prawdziwy, nawet jeśli jego konsekwencje są bardzo nieintuicyjne. System aksjomatów przedstawionych powyżej oznaczamy przez ZF -- skrót pochodzący od pierwszych liter nazwisk jego twórców. Zestaw aksjomatów z przedstawionym poniżej aksjomatem wyboru oznaczamy przez ZFC, gdzie C jest symbolicznym zapisem dodatkowego aksjomatu (Axiom of Choice). Prezentujemy poniżej jedną z wielu równoważnych postaci aksjomatu.

Aksjomat Wyboru. Następująca formuła jest prawdziwa:

\( \forall x\ ( \emptyset\notin x\land \forall y\forall z\ (z\in x\land y\in x) \Longrightarrow (z=y \lor z\cap y = \emptyset))\Longrightarrow \exists w \forall v\ (v \in x \Longrightarrow \exists u\ v\cap w=\{u\}) \)

Aksjomat wyboru mówi, że jeśli \( x \) jest zbiorem nie zawierającym zbioru pustego oraz takim, że każde dwa jego elementy są rozłączne, to istnieje zbiór \( w \), który z każdym z elementów \( x \) ma dokładnie jeden element wspólny. Intuicyjnie znaczy to, że mając rodzinę rozłącznych zbiorów, możemy stworzyć zbiór, wybierając po jednym elemencie z każdego zbioru.

Własność gwarantowana przez aksjomat wyboru może wydawać się intuicyjnie oczywista. Niestety konsekwencje, jakie pociąga za sobą przyjęcie tego aksjomatu, zniechęciły wielu matematyków. Jedną z konsekwencji aksjomatu wyboru jest twierdzenie znane jako Paradoks Banacha-Tarskiego - nie jest to sprzeczność logiczna jak paradoks Bertrandta Russella, a jedynie bardzo nieintuicyjny fakt. Twierdzenie to mówi, że trójwymiarową kulę można podzielić na sześć części, z których, za pomocą obrotów i translacji, da się skonstruować dwie kule identyczne z tą pierwszą.