Континуум
англ. Continuum (cardinality)
Мощность непрерывных множеств c = 2^ℵ0: столько элементов у отрезка и всей прямой; континуум строго мощнее счётного множества.
Континуум — мощность непрерывных множеств, : столько элементов у отрезка, у всей числовой прямой и у плоскости. Кантор показал, что строго больше : любой список действительных чисел обманывается диагональным аргументом — строится число, отличающееся от -го элемента списка в -м двоичном разряде. Одновременно равен мощности множества всех подмножеств натурального ряда: действительное число кодируется бесконечной последовательностью нулей и единиц.
Континуум — рабочая мощность всего анализа: непрерывных функций на отрезке тоже континуум, а всех функций уже больше. Гипотеза Кантора о том, что промежуточных мощностей между и нет, оказалась независимой от аксиом теории множеств: и она, и её отрицание совместимы с аксиоматикой Цермело — Френкеля (Гёдель, Коэн). Для ТФДП важно лишь, что континуум несчётен: измеримые множества и мера Лебега живут именно на прямой — см. урок мера множества; про шкалу бесконечностей вообще — в термине бесконечность.
Частые вопросы
Почему у отрезка и всей прямой поровну точек?
Потому что существует биекция, растягивающая конечный отрезок на бесконечную прямую: например, переводит интервал в взаимно однозначно. Длина при этом не сохраняется — мощность и длина суть разные характеристики. За длину отвечает мера Лебега: у отрезка она есть, и интеграл по прямой строится уже из неё.
Что означает независимость гипотезы континуума?
Что ни утверждение «промежуточных мощностей между счётной и континуумом нет», ни его отрицание не выводятся из стандартных аксиом теории множеств: Гёдель построил модель, где гипотеза верна, Коэн — где неверна, придумав метод форсинга. Выбор превращается в дополнительную аксиому. Обычный анализ на ответ не опирается: конструкции меры и интеграла от него не зависят.