这一个问题里的基本定义是前面已经提到过的“次序的类似”或“相似”的定义。凡和关系有关的地方,这种东西所起的作用正和类似在类与类之间所起的作用是一样的。类与类之间的类似就是一个一对一的关系的存在,把一类的每一项和另一类中的相关者连结到一起。P和Q两种关系之间的次序的类似就是指,有P领域对Q领域的那么一个相互关系产生者,凡是两项有P关系,它们的相关者就有Q关系,反之亦然。让我们举一个例证:假定P是已婚的政府官员的位次关系,Q是他们的妻子的位次关系,妻和丈夫的关系就使P领域和Q领域有这样的相互关系:只要是这些妻们有Q关系,他们的丈夫就有P关系,反之亦然。当P和Q两种关系在次序上是类似的时候,如果S是产生相互关系作用的那个关系,Q就是S和P的关系产物,而且是S的倒转。例如,在上面所举的那个例证中,如果x和y是两个妻,并且x对y有Q关系,而且,如果S是妻对丈夫的关系,那么,x就是对y的丈夫有P关系那样一个男人的妻,那就是说,Q和S与P的关系产物是同一关系,并且是S的倒转;S的倒转就是丈夫对妻的关系。凡P和Q是系列关系的时候,它们的相似在于它们的各项可以发生相互关系而不变换次序。但是相似这个概念可以用于一切有领域的关系,也就是,可以用于一切关系,在这种关系中,范围和倒转范围是一种类型。
我们现在说,一个P关系的关系数就是那些在次序上和P相类似的关系的类。这正有类于用次序的类似代替类的类似,用关系代替类的基数算术。加法、乘法和指数的定义有点儿类乎基数算术里的定义。加法和乘法都遵循结合定律。分配定律在一种形式中是适用的,但是,普通说来,在另一种形式中是不适用的。除了有关的关系的领域是有限的,交互定律是不适用的。举例来说,今有象自然数的系列的一个系列,在这个系列上加上两项。如果你把这两项加在开头的地方,这个新的系列就象是那个旧的系列;可是,如果你把这两项加在末尾,这个新的系列就不同了。无论什么时候,如果x对y有P关系,或x对y有Q关系,或x属于P的领域,y属于Q的领域,那么,P和Q两种关系之和就可以说是能适用于x与y之间的一种关系。根据这一个定义,一般说来,P与Q之和跟Q与P之和不同。不仅一般的关系数是如此,而且序数也是如此,如果其中之一或二者是无限的。
序数是关系数的次一级的类,也就是能适用于“次序整然的”系列,“次序整然的”系列其性质是:其中任何有若干项的次一级的类有一个第一项。坎特曾研究过超限序数,但是,据我所知,一般的关系数是在《数学原理》中第一次加以界说和研究的。
一两个例证也许对于我们有帮助。假定你有若干对成一其个系列,你想按照上面解释选择公理的意思从这些对里形成一系列的选择。这个程序和基数算术里的程序十分近似,只是有一点不同,就是,我们现在是想把这些选择排成一个次序,而以前我们只是把它们算做一个类。此外又假定,正如我们讨论类的选择的时候那样,我们有三个组,(x1,x2,x3)、(y1,y2,y3)和(z1,z2,z3),我们想从这些里边弄出一个选择的系列来。这有种种办法。也许最简单的办法是这样:任何包含x1的选择出现在任何不包含的选择之先。在二者都包含x1或都不包含x1的那些选择之中,那些包含y1的选择出现在不包含y1的选择之先。在二者都包含或都不包含x1和y1的那些选择之中,那些包含z1的选择出现在那些不包含z1的选择之先。我们为尾数2和尾数3立下类似的规则。这样我们就得到所有可能有的选择,排成一个系列,这个系列的开头是(x1,y1,z1),最后是(x3,y3,z3)。显然这个系列是有二十七项,但是这里二十七这些数目已经不是象我们从前那个例子里的那样一个基数,而是一个序数了,也就是说,是特别一种关系数。由于在那些选择之中建立了一个次序,它和一个基数是有区别的,一个基数并不建立一个次序。只要我们只限于有限数,在序数与基数之间是没有重要的形式上的分别的;但是,有了无限数的时候,由于交互定律不起作用,其间的分别就变得重要了。
在证明关系算术的形式定律的时候,我们常常有机会讨论系列的系列的系列。用下面这个实例,你在心中就可以得到一个具体形像:假定你要把一些砖堆积起来,而且,为的是把这件事说得更有趣,假定这是些金砖,你是在诺克司堡工作。我现在假定你先弄成一行砖,把每一块砖放在前一块的正东;你然后再弄一行,和第一行接触,但是是在第一行的正北;这样下去,你弄了许多行,到适当的程度而止。
第37章