La théorie de Feferman

Martial
Modifié (March 2023) dans Fondements et Logique
Bonjour à tous,
Une fois de plus je suis em...bêté. Le texte suivant est traduit directement du Cantor's Attic (sauf la parenthèse à la fin du §2, qui est à ma sauce) :
1) "La théorie de Feferman est la théorie, exprimée dans le langage de ZFC augmenté d'un symbole de prédicat de classe unaire $C$, affirmant que $C$ est une classe close cofinale (ou un club) de cardinaux, et que tout $\gamma \in C$ a la propriété que $V_\gamma \prec V$. En d'autres termes, la théorie consiste en le schéma suivant d'axiomes :
$$\forall \gamma \in C \forall x \in V_\gamma \bigl [\varphi(x) \text{ ssi } \varphi^{V_\gamma}(x) \bigr ],$$
où $\varphi$ varie dans l'ensemble des formules. Donc, la théorie de Feferman affirme que l'univers $V$ est la réunion d'une chaîne de sous-structures élémentaires :
$$V_{\gamma_0} \prec V_{\gamma_1} \prec ... \prec V_{\gamma_\alpha} \prec... \prec V.$$
2) A première vue cette théorie apparaît comme relativement forte, puisqu'elle semble indiquer pour le moins que chaque $V_\gamma$, pour $\gamma \in C$, est un modèle de ZFC. Mais en fait il n'en est rien, et cette conclusion est incorrecte. Ce qu'on peut dire en revanche, c'est que pour tout axiome $\sigma$ de ZFC, la théorie implique que tout $V_\gamma$, pour $\gamma \in C$, satisfait $\sigma$. Mais comme la théorie est un schéma d'axiomes, il n'y a pas moyen de prouver, à partir de cette théorie, que tel ou tel $V_\gamma$ satisfait plus qu'un nombre fini d'axiomes de ZFC. En particulier, un simple argument de compacité montre que la théorie de Feferman est consistante, pourvu seulement que ZFC le soit, puisque, par le schéma de réflexion, toute sous-théorie finie de la théorie de Feferman est vraie dans tout modèle de ZFC. (En prenant la conjonction de tous les axiomes de la sous-théorie finie on obtient un énoncé unique, qui est vrai dans $V$, et qui donc se reflète dans des $V_\gamma$ pour $\gamma$ arbitrairement grand). Il s'en suit que la théorie de Feferman est en fait conservative au-dessus de ZFC et que, même couplée avec cette dernière, ne prouve pas de nouveaux faits concernant les ensembles qui ne seraient pas déjà prouvables dans ZFC seule.
3) La théorie de Feferman a été proposée comme une théorie naturelle dans laquelle on peut entreprendre d'utiliser la théorie des catégories des univers de Grothendieck, mais sans l'exigence de l'existence d'une classe propre de cardinaux inaccessibles. De fait, la théorie de Feferman offre l'avantage que les univers sont des sous-structures élémentaires
les uns des autres, ce qui est une caractéristique qui n'est généralement pas vraie sous l'axiome des univers de Grothendieck".

Voilà mon problème : je comprends parfaitement l'argument exposé au §2, mais ce qui me gêne c'est le fait que $V_\gamma \prec V$. Une sous-structure élémentaire d'un modèle de ZFC devrait être aussi un modèle de ZFC, non ?
Merci d'avance pour vos éclaircissements
Martial

Réponses

  • Foys
    Modifié (March 2023)
    Sauf erreur de lecture le moteur derrière cette construction n'est pas juste un emploi répété du schéma de réflexion? On fixe on énoncé $F$  et on abrège par $\mathcal C_F (\alpha)$ l'énoncé "$\alpha$ est un ordinal limite tel que $F|_{V_{\alpha}} \Leftrightarrow F$". Le schéma de réflexion dit que tout ordinal est majoré par un élément de $C$.
    Soit $X$ un énoncé de théorie des ensembles ne contenant pas $C$. Soient $A_1,\dots,A_m, B_1,\dots,B_n$ des axiomes de $ZFC$, $\gamma_1,\dots,\gamma_n$ des lettres. Soit $A:= \bigwedge_{i=1}^m A_i. $ Soit $B:= \bigwedge_{i=1}^n (C(\gamma_i) \wedge B_i|_{V_{\gamma_i}})$.  Soit $F:= \bigwedge_{i=1}^n B_i$. On traduit chaque énoncé de Feferman en un énoncé sur $\in,=$ en posant $C:= \mathcal C_F$.
    Alors si $(A \wedge B ) \Rightarrow X$ est un théorème de logique (i.e. $X$ est un théorème de théorie des ensembles de Feferman), $A \Rightarrow X$ est un théorème de ZFC démontré à coups de schémas de réflexion. Donc $X$ en est également un.
    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
    Modifié (March 2023)
    Martial a dit :
    Voilà mon problème : je comprends parfaitement l'argument exposé au §2, mais ce qui me gêne c'est le fait que $V_\gamma \prec V$. Une sous-structure élémentaire d'un modèle de ZFC devrait être aussi un modèle de ZFC, non ?
    Merci d'avance pour vos éclaircissements
    Martial
    On a la même subtilité que lorsqu'on remarque qu'on n'introduit pas un" vrai" modèle de ZFC quand on démarre la construction du forcing avec le schéma de réflexion (sinon $ZFC\vdash 0 = 1$): on a un "modèle seulement au sens méta": un ensemble qui vérifie toutes les formules syntaxiques de ZFC mais sans qu'on puisse prouver qu'il vérifie toutes les formules de l'ensemble des formules de $V$ (dont certaines ont un "nombre de caractères non standard" si le $\N$ de $V$ est non standard disons).
    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 : merci pour ta réponse. Mais ce que je ne comprends pas c'est pourquoi les $V_\gamma$ ne sont pas nécessairement des modèles de ZFC.
    Je sais bien que ce n'est pas possible : si c'était le cas on aurait Con(ZFC) $\Rightarrow$ Con(Feferman) $\Rightarrow$ Con(ZFC + "Il existe une classe propre de cardinaux mondains"), et on sait bien que ce n'est pas le cas, car cela reviendrait à dire que ZFC prouve sa propre consistance, et bien plus.
    Mais ce qui me choque c'est qu'on puisse avoir $V_\gamma \prec V$ sans que $V_\gamma$ satisfasse ZFC.
  • Martial
    Modifié (March 2023)
    Tu l'as compris, mon post de 20h53 répondait à ton post de 20h41. Maintenant, ton post de 20h46 m'éclaire un peu mieux.
    En fait c'est toujours la même histoire : il y a des trucs qui sont "virtuellement vrais" mais "mathématiquement non prouvables".
    B....l, pourquoi je n'ai pas fait de la théorie de Galois ou de l'analyse p-adique à la place de la théorie des ensembles ?
  • @Martial tu n'as peut-être pas vu mon deuxième message. Ce qui se passe est plutôt "$V_{\gamma}$ satisfait ZFC et en même temps $V_{\gamma}$ n'est pas un modèle de ZFC" (en fait: n'est pas vu comme un modèle de ZFC par le $V$ ambiant qui a un ensemble peut-être non standard de formules).
    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 $y = z$.
  • Oui c'est ça!
    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 $y = z$.
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