投影序数
更多操作
投影序数(projection)是 test_alpha0 创造的非递归记号。投影序数是目前为止最方便的强大非递归序数表达方式,伴生的限制则是——它很有可能永远无法良定义(至少在比较小的序数处如此)。但即使如此,它可以作为非递归序数和递归记号的交接桥梁,并在国内大数社群广泛地被使用。
定义
第一个 2-投影序数
我们定义 1-投影序数(1-proj.)就是传统的非递归序数。
2-proj. 是一系列很大的非递归序数。它们被认为是 。第 n 个被写作 。现在让我们把 放进 OCF 里:
- ,其中 ~ 是任意运算或者是任意递归函数
到这里, 和 还没有区别,区别在下面这一条:
如果 β 是非 2-proj. 的 1-proj.,则 ,其中 ~ 是任意运算或者是任意递归函数
这条规则乍一看平平无奇,但是注意,a 的下一个 Ω 序数,即 ,也是一个 1-proj.!这意味着,,而是等于 。通俗的说,就是需要穷尽 a 的递归运算。投影序数能挣脱 的藩篱,正是靠这个本事。但其问题也是出在这里。因为我们无法直接定义 之下的所有递归运算,因此投影序数直接作为非递归记号依然是不良的。但是它作为放进 OCF 里的递归记号却是良的,因此放心使用。
更多的 2-投影序数
我们定义 如下:
- ,其中 ~ 是任意运算或者是任意递归函数,m>n
- 如果 β 是非 2-proj. 的 1-proj.,则,其中~是任意运算或者是任意递归函数
它们的作用可以理解为,当你在 内部需要用到 这些东西的时候,需要 来表示它们。
n-投影序数
定义 p_m 是 ,q 是 ,P_n 是 的集合:
\(\begin{align} &\psi_{p_1}(0) = q \tag{1}\\ &\psi_{p_{m + 1}}(0) =n-proj. ~aft~ p_m \tag{2}\\ &\psi_{p_m}(\#\sim X_{p_m + 1}) = \sup\{\psi_{p_m}(\#\sim t) \mid t < X_{p_m + 1}, X \in P_k, k \in \{1, \ldots, n\}\} \tag{3}\\ &\psi_{p_m}(t + 1) = \psi_{p_m}(t) \times \omega \tag{4}\\ &\psi_{p_m}(\#\sim p_m) = \beta \rightarrow \psi_{p_m}(\#\sim \beta) \quad \text{Fixed Point} \tag{5} \end{align}\)
以上规则便统一定义了 。
通俗的说, 之于 的关系就如同 之于 ,高阶的投影序数可以对低阶的投影序数取并,从而造就极大地表示范围。
扩展
投影有许多强大的拓展,在这里介绍投影使用最为广泛的拓展:向上投影。这个拓展可以与BMS相抗衡。
向上投影
考虑一个很大的序数H,它可以折叠“投影点”:
我们观察到,对于一个 ,它可以“投影” 之前的序数而不补层。比如说 (),可以“投影”()以前的序数,例如 ()。
下面我们考虑一个 (1,0)-Proj. ,按照先前的规律,它可以“投影” ((2,0)-Proj.)之前的序数而不补层。为了方便接下来的讲解,我们引入如下记号:
(a1,a2,...,an)-Proj.=,例如 (1,1,4,5,1,4)-Proj.=
S=(1,0)-Proj.,σ 表示升 1 阶投影(如 σS=(1,1)-Proj.),θ 表示升 (1,0) 阶投影(如 θS=(2,0)-Proj.)
一开始,函数与OCF表现得无异,有,。我们注意到投影,于是便可以让S投影,也就是σS,因此,。
接下来是Ω的递归运算:
这看起来并不强大,但是我们可以引入让它变强。表示S递归运算的上确界,而S的递归运算又会被折叠为Ω的递归运算,因此
于是,
……
这样下去我们将会得到,S只需稍微发力,便能击穿整个2-投影层级。于是我们有。
类似的,我们还可以用来表示3-投影层级,直到,最终得到。这可以一直向上延伸到。
因为函数不能投影S本身,所以会直接补层展开为。在这之后,因为S能够投影,所以会折叠(类比)。于是就可以将刚才的路重走一遍:
,这类似于一种更强的2-投影
这样走下去,我们将得到,这已经是四行BMS中的。
回忆一下在2-投影中走过的路,之后,我们引入了3-投影。在这里,我们同样可以引入((1,2)-投影)来帮助我们走得更远。类比3-投影折叠2-投影,我们有,而将会是(1,1)-投影的(1,1)-投影点。这样走下去,我们还会有、甚至是等等。
终结这一切的是,因为是,可以被S投影,所以这是一切的上确界。于是我们可以继续得到:
……
至此,向上投影已经用出了全部的(1,n)-投影,S的层级似乎已经达到了极限,于是我们继续引入(2,0)-投影。类似于之前的(1,0)-投影,有。(2,0)-投影折叠到(1,0)-投影,(3,0)-投影折叠到(2,0)-投影,最后的,已经达到了。
想要打败QSS,仅仅使用(n,0)-投影是不够的。引入更强的(a,b,c,d,....)-投影,才能够打败QSS。
[WIP:(1,0,0)-投影的行为]
在 OCF 中的行为
TO DO: 在 OCF 中的行为
主词条:LPMS
枚举和强度分析
对投影序数的强度分析是极端重要的。因为投影序数类似递归记号的规则必须通过扽西才能被人理解。以下展示2-P和反射序数、稳定序数的对照关系。
在 之前,a 能够折叠Ω的递归运算,直到遍历所有递归运算,抵达:
\begin{align}.\\& \psi_a(0)=\Omega \\& \psi_a(1)=\Omega\omega \\& \psi_a(\Omega)=\Omega^2 \\& \psi_a(a)=\varepsilon_{\Omega+1} \\& \psi_a(a\Omega)=\varepsilon_{\Omega2} \\& \psi_a(a^2)=\zeta_{\Omega+1} \\& \psi_a(a^a)=\Gamma_{\Omega+1} \\& \cdots \\& \psi_a(\Omega_{a+1})=\Omega_2 \\& \end{align}.
折叠 的递归运算,每增加一个能够发挥取的作用:
\begin{align}.\\&\psi_a(\Omega_{a+1}+a)=\varepsilon_{\Omega_2+1}\\&\psi_a(\Omega_{a+1}2)=\Omega_3\\&\psi_a(\Omega_{a+1}\omega)=\Omega_\omega\\&\psi_a(\Omega_{a+1}\Omega)=\Omega_\Omega\\&\psi_a(\Omega_{a+1}a)=\Phi(1,0)\end{align}
这里 a 开始折叠 不动点了,而遍历完任意深度的 不动点后得到的便是I了:
\begin{align}.\\& \psi_a(\Omega_{a+1}a+\Omega_{a+1})=\Omega_{\Phi(1,0)+1} \\& \psi_a(\Omega_{a+1}a2)=\Phi(1,1) \\& \psi_a(\Omega_{a+1}a^2)=\Phi(2,0) \\& \psi_a(\Omega_{a+1}a^a)=\Phi(1,0,0) \\& \psi_a(\Omega^2_{a+1})=I \\& \psi_a(\Omega^2_{a+1}+\Omega_{a+1})=\Omega_{I+1} \\& \psi_a(\Omega^2_{a+1}+\Omega_{a+1}a)=\Phi(1,I+1) \\& \psi_a(\Omega^2_{a+1}2)=I_2 \\& \end{align}.
每增加 对应的是取 ;而遍历任意深度 达到 I(1,0),以此类推,我们有:
\begin{align}.\\& \psi_a(\Omega^2_{a+1}a)=IFP \\& \psi_a(\Omega^3_{a+1})=I(1,0) \\& \psi_a(\Omega^\omega_{a+1})=I(\omega,0) \\& \psi_a(\Omega^a_{a+1})=(2\,1{-})^{1,0} \\& \end{align}.
至此,可以得到第一个较为重要的结论:每乘以 便相当于取一次容许点
接下来我们并没有被多元I拦住去路,而是轻松到达了M!
\begin{align}.\\& \psi_a(\Omega^a_{a+1}+\Omega^{\psi_a(\Omega^a_{a+1})}_{a+1})=\mathit{2nd}\ (2\,1{-})^{(2\,1{-})^{1,0}} \\& \psi_a(\Omega^a_{a+1}+\Omega^{\psi_a(\Omega^a_{a+1})+1}_{a+1})=(2\,1{-})^{(2\,1{-})^{1,0}+1} \\& \psi_a(\Omega^a_{a+1}2)=\mathit{2nd}\ (2\,1{-})^{1,0} \\& \psi_a(\Omega^a_{a+1}a)=(1{-})^{1,0}(2\,1{-})^{1,0} \\& \psi_a(\Omega^{a+1}_{a+1})=(2\,1{-})^{1,1} \\& \psi_a(\Omega^{a2}_{a+1})=(2\,1{-})^{2,0} \\& \cdots \\& \psi_a(\Omega^{\Omega_{a+1}}_{a+1})=M \\& \end{align}.
继续取 M的容许点
\begin{align}.\\& \psi_a(\Omega^{\Omega_{a+1}+1}_{a+1})=2\,1-2-2 \\& \psi_a(\Omega^{\Omega_{a+1}+a}_{a+1})=(2\,1{-})^{1,0}2-2 \\& \psi_a(\Omega^{\Omega_{a+1}+a+1}_{a+1})=(2\,1{-})^{1,1}2-2 \\& \psi_a(\Omega^{\Omega_{a+1}2}_{a+1})=2-2\,1-2-2 \\& \end{align}.
每乘以便相当于取一次
\begin{align}.\\& \psi_a(\Omega^{\Omega_{a+1}a}_{a+1})=(2-2\,1{-})^{1,0} \\& \psi_a(\Omega^{\Omega_{a+1}a+1}_{a+1})=2\,1-(2-2\,1{-})^{1,0} \\& \psi_a(\Omega^{\Omega_{a+1}a+\Omega_{a+1}}_{a+1})=(2-2\,1{-})^{1,1} \\& \psi_a(\Omega^{\Omega_{a+1}a2}_{a+1})=(2-2\,1{-})^{2,0} \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^2_{a+1}}_{a+1})=2-2-2 \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^2_{a+1}+\Omega_{a+1}}_{a+1})=2-2\,1-2-2-2 \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^2_{a+1}+\Omega_{a+1}a}_{a+1})=(2-2\,1{-})^{1,0}2-2-2 \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^2_{a+1}2}_{a+1})=2-2-2\,1-2-2-2 \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^2_{a+1}a}_{a+1})=(2-2-2\,1{-})^{1,0} \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^3_{a+1}}_{a+1})=2-2-2-2 \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^\omega_{a+1}}_{a+1})=(2{-})^\omega \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^a_{a+1}}_{a+1})=(2{-})^{1,0} \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^{a+1}_{a+1}}_{a+1})=(2{-})^{1,1} \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^{\Omega_{a+1}}_{a+1}}_{a+1})=K \\& \end{align}.
总结一下,第二层指数乘以2对应着 结构,指数乘则对应着
接下来我将会展示这样一个结果:
第 n+1 层指数乘以2对应着 结构,乘则对应着
\begin{align}.\\& \psi_a(\Omega^{\Omega^{\Omega_{a+1}}_{a+1}2}_{a+1})=3\,1-3 \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^{\Omega_{a+1}+1}_{a+1}}_{a+1})=2-3 \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^{\Omega_{a+1}+2}_{a+1}}_{a+1})=2-2-3 \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^{\Omega_{a+1}2}_{a+1}}_{a+1})=3\,2-3 \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^{\Omega^{2}_{a+1}}_{a+1}}_{a+1})=3-3 \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^{\Omega^2_{a+1}+1}_{a+1}}_{a+1})=2-3-3 \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^{\Omega^2_{a+1}+\Omega_{a+1}}_{a+1}}_{a+1})=3\,2-3-3 \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^{\Omega^2_{a+1}2}_{a+1}}_{a+1})=3-3\,2-3-3 \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^{\Omega^3_{a+1}}_{a+1}}_{a+1})=3-3-3 \\& \psi_a(\Omega^{\Omega^{\Omega^{\Omega_{a+1}}}_{a+1}}_{a+1})=\Pi_4 \\& \psi_a(a_2)=\psi_a(\Omega^{\Omega^{\Omega^{\ddots}_{a+1}}}_{a+1})=\Pi_\omega \\& \end{align}.之前的规律接下来仍然适用
\begin{align}.\\& \psi_a(a_2+\psi_{a_2}(a_2))=\mathit{2nd}\ \Pi_\omega \\& \psi_a(a_2+\psi_{a_2}(a_2)\Omega_{a+1})=2\,1-\Pi_\omega \\& \psi_a(a_2+\psi_{a_2}(a_2)^2)=\Pi_\omega\ 1-\Pi_\omega \\& \psi_a(a_2+\psi_{a_2}(a_2)^{\Omega_{a+1}})=2-\Pi_\omega \\& \psi_a(a_2+\psi_{a_2}(a_2)^{\psi_{a_2}(a_2)})=\Pi_\omega2-\Pi_\omega \\& \psi_a(a_22)=(\Pi_\omega{-})^2 \\& \end{align}.每增加便相当于取了一次
\begin{align}.\\& \psi_a(a_2\Omega_{a+1})=\Pi_{\omega+1} \\& \psi_a(a_2\Omega_{a+1}+a_2)=\Pi_\omega-\Pi_{\omega+1} \\& \psi_a(a_2\Omega_{a+1}2)=\Pi_{\omega+1}\Pi_\omega-\Pi_{\omega+1} \\& \psi_a(a_2\Omega_{a+1}a)=(\Pi_{\omega+1}\Pi_\omega{-})^{1,0} \\& \psi_a(a_2\Omega^2_{a+1})=\Pi_{\omega+1}-\Pi_{\omega+1} \\& \end{align}.
\begin{align}.\\& \psi_a(a_2\Omega^2_{a+1}2)=\Pi_{\omega+1}-\Pi_{\omega+1}\Pi_\omega-\Pi_{\omega+1}-\Pi_{\omega+1} \\& \psi_a(a_2\Omega^3_{a+1})=(\Pi_{\omega+1}{-})^3 \\& \psi_a(a_2\Omega^{\Omega_{a+1}}_{a+1})=\Pi_{\omega+2} \\& \psi_a(a_2\Omega^{\Omega_{a+1}2}_{a+1})=\Pi_{\omega+2}\Pi_\omega-\Pi_{\omega+2} \\& \end{align}.还记得前面关于 的规律吗?在这里试着把 视作第ω 层指数来理解
\begin{align}.\\& \psi_a(a_2\Omega^{\Omega_{a+1}+1}_{a+1})=\Pi_{\omega+1}-\Pi_{\omega+2} \\& \psi_a(a_2\Omega^{\Omega_{a+1}2}_{a+1})=\Pi_{\omega+2}\Pi_{\omega+1}-\Pi_{\omega+2} \\& \psi_a(a_2\Omega^{\Omega^2_{a+1}}_{a+1})=\Pi_{\omega+2}-\Pi_{\omega+2} \\& \psi_a(a_2\psi_{a_2}(a_2))=\Pi_{\omega2} \\& \psi_a(a_2\psi_{a_2}(a_2)2)=\Pi_{\omega2}\Pi_\omega-\Pi_{\omega2} \\& \psi_a(a_2\psi_{a_2}(a_2)\Omega_{a+1})=\Pi_{\omega+1}-\Pi_{\omega2} \\& \psi_a(a_2\psi_{a_2}(a_2)^2)=\Pi_{\omega2}\Pi_{\omega+1}-\Pi_{\omega2} \\& \psi_a(a_2\psi_{a_2}(a_22))=\Pi_{\omega2}-\Pi_{\omega2} \\& \end{align}.
同样地,这里可以把内层的 视作第 层指数,以此类推
\begin{align}.\\& \psi_a(a_2\psi_{a_2}(a_2\Omega_{a+1}))=\Pi_{\omega2+1} \\& \psi_a(a_2\psi_{a_2}(a_2\psi_{a_2}(a_2)))=\Pi_{\omega3} \\& \psi(a_2^2)=\Pi_{\omega2} \\& \psi_a(a_2^2+a_2\psi_{a_2}(a_2))=\Pi_{\omega2}\Pi_\omega-\Pi_{\omega2} \\& \psi_a(a_2^2+a_2\psi_{a_2}(a_2)\Omega_{a+1})=\Pi_{\omega+1}-\Pi_{\omega2}\Pi_\omega-\Pi_{\omega2} \\& \psi_a(a_2^2+a_2\psi_{a_2}(a_22))=\Pi_{\omega2}-\Pi_{\omega2}\Pi_\omega-\Pi_{\omega2} \\& \psi_a(a_2^2+a_2\psi_{a_2}(a_2^2))=\Pi_{\omega2}\Pi_\omega-\Pi_{\omega2} \\& \psi_a(a_2^2+a_2\psi_{a_2}(a_2^2)\Omega_{a+1})=\Pi_{\omega+1}-\Pi_{\omega2} \\& \psi_a(a_2^2+a_2\psi_{a_2}(a_2^2)^2)=\Pi_{\omega2}\Pi_{\omega+1}-\Pi_{\omega2} \\& \psi_a(a_2^2+a_2\psi_{a_2}(a_2^2+a_2))=\Pi_{\omega2}-\Pi_{\omega2} \\& \psi_a(a_2^2+a_2\psi_{a_2}(a_2^2+a_2\psi_{a_2}(a_2^2)))=\Pi_{\omega2}\Pi_{\omega2}-\Pi_{\omega2} \\& \psi_a(a_2^22)=(\Pi_{\omega2}{-})^2 \\& \psi_a(a_2^2\Omega_{a+1})=\Pi_{\omega2+1} \\& \psi_a(a_2^2\psi_{a_2}(a_2))=\Pi_{\omega2+\omega} \\& \psi_a(a_2^2\psi_{a_2}(a_2\psi_{a_2}(a_2)))=\Pi_{\omega2+\omega2} \\& \psi_a(a_2^2\psi_{a_2}(a_2^2))=\Pi_{\omega22} \\& \psi_a(a_2^3)=\Pi_{\omega^3} \\& \end{align}.
对应关系十分明显了,每乘以便相当于 下标乘以 ω
\begin{align}.\\& \psi_a(a_2^\omega)=\Pi_{\omega^\omega} \\& \psi_a(a_2^\Omega)=\Pi_\Omega \\& \psi_a(a_2^a)=\Pi_{1,0}=\lambda\alpha.(\alpha2)-\Pi_0 \\& \psi_a(a_2^a+a_2^{\psi_a(a_2^a)})=\Pi_{\Pi_{1,0}}-\lambda\alpha.(\alpha2)-\Pi_0 \\& \psi_a(a_2^a2)=(\lambda\alpha.(\alpha2)-\Pi_0{-})^2 \\& \psi_a(a_2^a\Omega_{a+1})=\lambda\alpha.(\alpha2)-\Pi_1 \\& \psi_a(a_2^a\psi_{a_2}(a_2))=\lambda\alpha.(\alpha2+1)-\Pi_0 \\& \psi_a(a_2^a\psi_{a_2}(a_2^a))=\lambda\alpha.(\alpha3)-\Pi_0 \\& \psi_a(a_2^{a+1})=\lambda\alpha.(\alpha\omega)-\Pi_0 \\& \end{align}.
每乘以 相当于 内乘以ω,这个规律现在仍然成立
\begin{align}.\\& \psi_a(a_2^{a^2})=\lambda\alpha.(\alpha^2)-\Pi_0 \\& \psi_a(a_2^{\Omega_{a+1}})=\lambda\alpha.(\Omega_{\alpha+1})-\Pi_1 \\& \psi_a(a_2^{\Omega_{a+1}+1})=\lambda\alpha.(\Omega_{\alpha+1}\omega)-\Pi_0 \\& \psi_a(a_2^{\Omega_{a+1}2})=\lambda\alpha.(\Omega^2_{\alpha+1})-\Pi_1 \\& \psi_a(a_2^{a_2})=\lambda\alpha.(\Gamma_{\Omega_{\alpha+1}+1})-\Pi_0 \\& \psi_a(a_2^{a_2}+a_2^{\psi_{a_2}(a_2^{a_2})})=(\lambda\alpha.(\Gamma_{\Omega_{\alpha+1}+1})-\Pi_0{-})^2 \\& \psi_a(a_2^{a_2}+a_2^{\psi_{a_2}(a_2^{a_2})+1})=\lambda\alpha.(\Gamma_{\Omega_{\alpha+1}+1}\omega)-\Pi_0 \\& \psi_a(a_2^{a_2}2)=\lambda\alpha.(\Gamma_{\Omega_{\alpha+1}+2})-\Pi_0 \\& \psi_a(\Omega_{a_2+1})=\lambda\alpha.(\Omega_{\alpha+2})-\Pi_1 \\& \psi_a(\Omega_{a_2+1}+a_2^{a_2})=\lambda\alpha.(\Gamma_{\Omega_{\alpha+2}+1})-\Pi_0 \\& \psi_a(\Omega_{a_2+1}2)=\lambda\alpha.(\Omega_{\alpha+3})-\Pi_1 \\& \psi_a(\Omega_{a_2+1}a)=\lambda\alpha.(\Omega_{\alpha2})-\Pi_0 \\& \psi_a(\Omega_{a_2+1}a_2)=\lambda\alpha.(\Phi(1,\alpha+1))-\Pi_0 \\& \psi_a(\Omega^2_{a_2+1})=\lambda\alpha.(I_{\alpha+1})-\Pi_1 \\& \psi_a(a_3)=\lambda\alpha.(\lambda\beta.(\beta+1)-\Pi_0)-\Pi_0 \\& \psi_a(a_\omega)=\omega-\pi-\Pi_0 \\& \end{align}.