Quantale理論是理論計算機科學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之一,和計算機語言的運算語義與符號語義相聯(lián)系,刻畫了進(jìn)程語義中的各種觀察等價.由于Quantale具有豐富的序結(jié)構(gòu)、代數(shù)結(jié)構(gòu),以及與線性邏輯和計算機理論的緊密聯(lián)系,受到了數(shù)學(xué)和理論計算機科學(xué)領(lǐng)域的許多學(xué)者的密切關(guān)注,已成為格上拓?fù)鋵W(xué)的一個研究方向.本著作將系統(tǒng)介紹Quantale理論的基礎(chǔ)知識及其應(yīng)用,主要是作者十幾年研究工作的系統(tǒng)總結(jié),同時也兼顧國際上此領(lǐng)域中的最新研究成果.全書共分十章,具體內(nèi)容包括四部分:1.研究Quantale的內(nèi)部結(jié)構(gòu),主要研究Quantale的商結(jié)構(gòu)與子結(jié)構(gòu)、核映射與余核映射;2.特殊的Quantale,包括右側(cè)冪等Quantale、下集Quantale、Z-quantale;3.序半群的Quantale完備化及其應(yīng)用;4.與Quantale的相關(guān)代數(shù)系統(tǒng),包括Quantale模、Quantale代數(shù)和廣義模糊集等.
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Mulvey在1986年研究非交換C*-代數(shù)的譜時首次提出了Quantale的概念,其目的是為研究非交換的C*-代數(shù)提供格式刻畫,并為量子力學(xué)提供新的數(shù)學(xué)模型,對這種帶有偏序代數(shù)結(jié)構(gòu)的研究可以追溯到20世紀(jì)30年代Ward和Dilworth對剩余格的研究工作。Quantale是一個帶有滿足結(jié)合律的二元運算“&”的完備格,且a&_和_&a均保任意并。因此,Quantale可以看作是Locale的一般化,即Locale在非交換意義下的一種外延擴展。Johnstone關(guān)于Frame和Locale的研究著作StoneSpaces較為深遠(yuǎn)地影響了Quantale理論的發(fā)展)Quantale中的許多結(jié)構(gòu)和概念都是在Frame理論的啟發(fā)下引入的,是在更廣泛集合結(jié)構(gòu)上的一般化;同時,Quantale也可以看作是量子邏輯的推廣,所以“Quantale”一詞是由“Quantumlogic”和“Locale”復(fù)合起來的合成詞。Quantale理論也是理論計算機科學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之一,與計算機語言的運算語義與符號語義相聯(lián)系,刻畫了進(jìn)程語義中的各種觀察等價。由于Quantale具有豐富的序結(jié)構(gòu)和代數(shù)結(jié)構(gòu),以及它與線性邏輯和計算機理論的緊密聯(lián)系,因此受到了數(shù)學(xué)、邏輯和理論計算機科學(xué)領(lǐng)域眾多學(xué)者的密切關(guān)注,已成為格上拓?fù)鋵W(xué)的一個研究方向。目前,Quantale作為賦值格已廣泛地應(yīng)用于加強范疇、模糊集、模糊拓?fù)浜湍:鼶omain的研究。
Mulvey和他的學(xué)生Nawaz在20世紀(jì)80年代對冪等Quantale進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究,并對冪等Quantale在非交換的C*-代數(shù)方面的應(yīng)用作了具體的探討。與此同時,Borceux,Bossche和Rosicky在這些方面也做了大量的工作。Niefield和Rosenthal以范疇論為工具,對Quantale結(jié)構(gòu)的代數(shù)性質(zhì)作了一系列的研究。文獻(xiàn)〔30〕,〔31〕,〔34〕研究了Quantale上層結(jié)構(gòu)和預(yù)層結(jié)構(gòu),這些研究工作可以看作是Heyting代數(shù)或Frame上層結(jié)構(gòu)和預(yù)層結(jié)構(gòu)的擴展。文獻(xiàn)〔40〕-〔43〕在一般的Quantale中研究了點的性質(zhì),并應(yīng)用于C*-代數(shù)的不可約表示的研究。文獻(xiàn)〔44〕-〔48〕系統(tǒng)研究了Quantale的商結(jié)構(gòu)和子結(jié)構(gòu),為進(jìn)一步研究Quantale的內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供了理論基礎(chǔ)。文獻(xiàn)〔49〕-〔52〕研究了Quantale的范疇性質(zhì),刻畫了Quan-tale范疇中的各種極限結(jié)構(gòu)。與范疇論、層論和Topos理論的結(jié)合是Quantale理論研究的又一生長點。
為了給理論計算機科學(xué)中的并行計算理論和并行過程提供邏輯支持系統(tǒng),Girard在1987年提出了一種新的邏輯系統(tǒng)——線性邏輯系統(tǒng),緊接著他給出了這一邏輯系統(tǒng)的一個哲學(xué)上的解釋。1990年,Yetter在文獻(xiàn)〔59〕中把Quantale理論應(yīng)用到線性邏輯語義的研究中,首次建立了線性邏輯的“位相語義”與Quantale之間的聯(lián)系,在此基礎(chǔ)上提出了“GirardQuantale”,建立了線性邏輯的代數(shù)模型。GirardQuantale對線性邏輯的作用就像Heyting代數(shù)對直覺邏輯的作用一樣,在這個事實的影響下不同類型的Quantale被應(yīng)用于線性邏輯的研究。自此以后,Quantale理論受到了眾多邏輯學(xué)家和理論計算機學(xué)家的廣泛關(guān)注。
1990年,Rosenthal出版了一本關(guān)于Quantale理論的研究專著Quantale and Their Applications,這也是迄今為止唯1的一本較為系統(tǒng)地介紹Quantale理論的專著。該書主要介紹了Quantale的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及Quantale在環(huán)的理想、C*-代數(shù)和線性邏輯方面的應(yīng)用,這對Quantale理論的研究和應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ),在其隨后的研究中,許多學(xué)者對不同類型的Quantale,以及Quantale在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用做了大量而又系統(tǒng)的工作。自從Mulvey提出Quantale概念的第1篇論文起。距今已經(jīng)三十年,在這三十年中,Quantale理論的研究和應(yīng)用得到了較大的發(fā)展,其思想和方法對數(shù)學(xué)、邏輯以及理論計算機科學(xué)的若干分支產(chǎn)生了較為深遠(yuǎn)的影響。Quantale理論的應(yīng)用研究主要有以下四個方面。
目錄
第1章預(yù)備知識1
1.1范疇1
1.2偏序集8
1.3格與Frame11
第2章Quantale15
2.1Quantale的基本概念15
2.2關(guān)于Quantale的例子22
2.3Quantale同態(tài)24
2.4凝聚式Quantale26
2.5Quantale的關(guān)系表示27
2.5.1左(右)蘊涵映射27
2.5.2左(右)變換34
2.5.3關(guān)系Quantale35
第3章Quantale的商結(jié)構(gòu)與子結(jié)構(gòu)40
3.1Quantale上的核映射40
3.1.1核映射40
3.1.2關(guān)于核映射的例子43
3.1.3Quantale同余46
3.2Quantale商50
3.2.1可換Quantale商50
3.2.2右側(cè)Quantale商53
3.2.3冪等Quantale商54
3.2.4局部Quantale商55
3.3單純Quantale58
3.4子Quantale60
3.5Quantale上的余核映射65
3.5.1余核映射65
3.5.2理想余核69
3.5.3局部余核映射72
3.6平凡Quantale75
3.7理想與同余的關(guān)系80
第4章Quantale核映射與余核映射的關(guān)系83
4.1單位QuantaleQ[e]83
4.2Quantale核映射與余核映射的擴張89
4.3預(yù)對偶Quantale96
4.4核映射與余核映射的關(guān)系103
第5章右側(cè)冪等Quantale108
5.1右側(cè)冪等Quantale的基本性質(zhì)108
5.1.1右側(cè)冪等Quantale上元素的性質(zhì)108
5.1.2右側(cè)冪等Quantale上的核映射109
5.1.3右側(cè)冪等Quantale上的理想余核113
5.2空間式Quantale113
5.3右側(cè)冪等Quantale的表示116
5.3.1右側(cè)冪等Quantale的拓?fù)浔硎?16
5.3.2右側(cè)冪等Quantale的量子空間表示119
第6章下集Quantale126
6.1下集Quantale的性質(zhì)126
6.2超預(yù)凝聚式Quantale130
6.3下集Quantale之間的同態(tài)132
6.4序半群范疇OSGrp138
第7章Z-Quantale141
7.1Z-Quantale的概念141
7.2穩(wěn)定的Z-連續(xù)序半群145
7.3凝聚式Z-Quantale148
7.4Z-Quantale范疇中的E-投射對象150
第8章序半群的Quantale完備化153
8.1Quantale上的等同關(guān)系153
8.2序半群上的閉包算子155
8.3序半群的Quantale完備化157
8.4Quantale完備化的應(yīng)用164
8.4.1序半群的嵌入164
8.4.2商序半群168
8.4.3序半群上的等同關(guān)系172
第9章Q-模糊集174
9.1Q-模糊集及其性質(zhì)174
9.2序半群上的Q-模糊集175
9.3素Q-模糊理想和完全素Q-模糊理想182
第10章Quantale代數(shù)186
10.1Quantale模186
10.1.1Quantale模及其性質(zhì)186
10.1.2單位Q-模189
10.2模糊完備格192
10.3Quantale代數(shù)199
10.3.1Q-代數(shù)及其基本性質(zhì)199
10.3.2自由單位Q-代數(shù)201
10.3.3自由Q-代數(shù)204
10.4Q-代數(shù)的表示定理207
10.4.1Q-代數(shù)的序半群表示207
10.4.2Q-代數(shù)的模表示210
10.4.3Q-代數(shù)的關(guān)系表示211
10.5冪集Q-代數(shù)218
10.5.1序半群上的冪集Q-代數(shù)218
10.5.2冪集Q-代數(shù)同態(tài)222
10.6一種新的序半群范疇OSGRP231
10.7模糊Quantale233
10.8關(guān)于Quantale代數(shù)和模糊Quantale的進(jìn)一步研究236
參考文獻(xiàn)238
索引252