二、 序数
[序数] 如果集α满足条件:
(i) α的每个元素都是集;
(ii) 如果xα,yx,那末yα;
(iii)α可以用当作次序(就是把x<y理解为xy)排队.
那末称集α为序数.
序数是存在的,§1,一,集的例子中所述的0和1,2,3,4等正整数就都是序数,例如2={φ,{φ}}显然具备(i),(ii),(iii)这三个条件.
[后继序数] 假定α为序数,那末比α大的最小的序数称为α的后继序数.
[极限序数] 假定α为序数,如果α没有最大的元素,那末比α的所有元素都大的最小的序数称为极限序数.
[序数的性质]
1° 对任何序数α和β,式子
αβ,α=β,βα
一定有一个且只有一个成立.
2° 若α,β,γ都是序数,并且αβ,βγ,则αγ.
3° 若α和β都是序数,并且αβ,则α等于β的一个小头.
上述性质说明如果把看作<,任何序数α和β可以比较大小,而且小的序数既是大的序数的一个元素,又是大的序数的一个小头.
4° φ是最小的序数.
5° 任何一个序数α都有唯一的后继序数,如果把这个后继序数记作α+1,那末
α+1=α∪{α}
6° 一个序数α是所有比α小的序数的全体.如果α有最大的元素γ,那末α 就是γ的后继序数,不妨把γ记作α-1.如果α没有最大的元素,那末α不是任何序数的后继,这时α为极限序数.
7° 对任何一个序数集{αh|hH},存在比所有αh都大的序数,当这个序数集没有最大的元素时,α=就是比所有αh都大的最小的序数,α是一个极限序数;当这个序数集有最大的元素αk时,,而比所有αh都大的最小序数是α=αk ∪{αk }=()∪{αk}.
[布拉里-弗蒂怪异] 假定“所有序数的全体”是一个集,那末由性质7°,存在一个序数比这个集里所有序数都大,也就是有一个序数比所有序数都大,这个自相矛盾的结论就叫布拉里-弗蒂怪异.这是集论史上罗素怪异以外又一个著名的怪异.
从公理化集论来看,这无非说明“所有序数的全体”不是集.因此要避免牵涉到这个概念,至多只说“小于某个序数α的所有序数的全体”.