T32-1 形式化:φ-(∞,1)-范畴的完整构造
T32-1 Formalization: Complete Construction of φ-(∞,1)-Categories
公理基础 Axiomatic Foundation
唯一公理 (Unique Axiom):
A:∀S∈Sself−ref:(S⊨Complete)⇒(ΔS>0)
1. 基础定义 Fundamental Definitions
1.1 φ-(∞,1)-范畴 φ-(∞,1)-Category
定义 1.1.1 (Zeckendorf编码空间 Zeckendorf Encoding Space)
Zϕ={z=i=1∑∞aiFi:ai∈{0,1},ai⋅ai+1=0}
定义 1.1.2 (φ-(∞,1)-范畴 φ-(∞,1)-Category)
Cϕ(∞,1)=(O,{Mn}n≥1,{∘n}n≥1,{idn}n≥0,{αn}n≥2)
其中:
- O:对象集合,∀X∈O:∃zX∈Zϕ
- Mn:n-态射集合,Mn(X0,…,Xn)
- ∘n:n-态射合成,∘n:Mn×sourceMn→Mn
- idn:n-恒等态射,idnX∈Mn(X,X,…,X)
- αn:n-结合律相干条件
1.2 熵测度 Entropy Measure
定义 1.2.1 (n-态射熵 n-Morphism Entropy)
Sn[Mn]=logϕf∈Mn∑∥Z(f)∥ϕ
其中 ∥z∥ϕ=∑i:ai=0Fi 是Zeckendorf范数。
定义 1.2.2 (总熵 Total Entropy)
S[Cϕ(∞,1)]=n=0∑∞ϕn⋅Sn[Mn]
2. 核心定理 Core Theorems
2.1 必然性定理 Necessity Theorems
定理 2.1.1 (高阶范畴必然性 Higher Category Necessity)
Cϕ=Cϕ(Cϕ)⇒∃!Cϕ(∞,1):Cϕ=π0(Cϕ(∞,1))
证明:
设 Cϕ 自指完备。构造序列:
Cϕ(0)=Cϕ
Cϕ(n+1)=Fun(Δn,Cϕ(n))
由唯一公理,S[Cϕ(n+1)]>S[Cϕ(n)]。
取极限:Cϕ(∞,1)=limn→∞Cϕ(n)。∎
2.2 熵增定理 Entropy Theorems
定理 2.2.1 (超越熵增 Transcendent Entropy Increase)
S[Cϕ(∞,1)]=ℵω⋅ϕℵ0
证明:
对每个n-层次:
Sn=ϕn⋅F2n+1
总熵:
S=n=0∑∞Sn=n=0∑∞ϕn⋅F2n+1
由Zeckendorf密度定理:
n→∞limϕ2n+1F2n+1=51
因此:S∼ℵω⋅ϕℵ0。∎
3. 高阶态射结构 Higher Morphism Structure
3.1 态射塔 Morphism Tower
定义 3.1.1 (n-态射 n-Morphism)
递归定义:
- 0-态射:对象 X∈O
- (n+1)-态射:f:α⇛β,其中 α,β 是平行的n-态射
定理 3.1.1 (态射合成律 Morphism Composition Law)
Z(g∘nf)=ϕ⋅Z(g)⊕ϕZ(f)
其中 ⊕ϕ 是Zeckendorf加法。
3.2 相干条件 Coherence Conditions
定义 3.2.1 (n-结合律 n-Associativity)
对n-态射 f,g,h:
αn:(h∘ng)∘nf≅n+1h∘n(g∘nf)
定理 3.2.1 (相干定理 Coherence Theorem)
所有相干条件形成contractible空间:
∣Cohn∣≃∗
4. ∞-格罗滕迪克拓扑 ∞-Grothendieck Topology
4.1 ∞-筛 ∞-Sieves
定义 4.1.1 (φ-∞-筛 φ-∞-Sieve)
S∞={f(n)∈Mn:∀g(n),(g(n) factors through f(n))⇒g(n)∈S∞}
定理 4.1.1 (筛完备性 Sieve Completeness)
S∞=α<ω1⋃Sα
4.2 ∞-层 ∞-Sheaves
定义 4.2.1 (φ-∞-层 φ-∞-Sheaf)
函子 F:Cop→S∞ 是∞-层如果:
F(X)∼(Y→X)∈SlimF(Y)
定理 4.2.1 (层化存在性 Sheafification Existence)
L∞:PreSh∞⇄Sh∞:i
形成伴随对。
5. 同伦类型论实现 Homotopy Type Theory Implementation
5.1 类型宇宙 Type Universe
定义 5.1.1 (φ-类型宇宙 φ-Type Universe)
Un={A:Typen:Z(A)∈Zϕ}
定理 5.1.1 (累积性 Cumulativity)
U0⊂U1⊂⋯⊂Uω
5.2 Univalence公理 Univalence Axiom
定理 5.2.1 (φ-Univalence)
(A≃ϕB)≅U∞(A=U∞B)
证明:
构造等价:
Equiv(A,B)uaPathU(A,B)
验证其为等价。∎
6. 极限与余极限 Limits and Colimits
6.1 ∞-极限 ∞-Limits
定义 6.1.1 (同伦极限 Homotopy Limit)
holimi∈IF(i)={(xi,pij):xi∈F(i),pij:xi∼xj}
定理 6.1.1 (极限存在性 Limit Existence)
完备(∞,1)-范畴有所有小极限。
6.2 Kan扩张 Kan Extensions
定理 6.2.1 (左Kan扩张 Left Kan Extension)
LanFG=hocolimi∈IG(i)×F(i)J(F(i),−)
7. 模型结构 Model Structure
7.1 三类态射 Three Classes of Morphisms
定义 7.1.1 (模型结构 Model Structure)
- 弱等价 W:诱导同伦等价
- 纤维化 F:右提升性质
- 余纤维化 C:左提升性质
定理 7.1.1 (模型结构存在性 Model Structure Existence)
每个φ-(∞,1)-范畴有Zeckendorf-相容模型结构。
8. ∞-拓扑斯 ∞-Toposes
8.1 定义与性质 Definition and Properties
定义 8.1.1 (φ-∞-拓扑斯 φ-∞-Topos)
(∞,1)-范畴 E 是∞-拓扑斯如果:
- 有所有小余极限
- 有对象分类器
- 满足∞-Giraud公理
定理 8.1.1 (Giraud定理 Giraud Theorem)
E 是∞-拓扑斯⇔E≃Sh∞(C,J)
9. 派生几何 Derived Geometry
9.1 派生概形 Derived Schemes
定义 9.1.1 (φ-派生概形 φ-Derived Scheme)
X:CAlgϕΔop→S∞
局部同构于 Spec(A),A∈CAlgϕΔop。
定理 9.1.1 (嵌入定理 Embedding Theorem)
Schϕ↪DSchϕ
是完全忠实嵌入。
10. 范畴化 Categorification
10.1 n-范畴化 n-Categorification
定义 10.1.1 (范畴化函子 Categorification Functor)
Catn:(n−1)-Cat→n-Cat
定理 10.1.1 (范畴化熵增 Categorification Entropy)
S[Catn(C)]=ϕn⋅S[C]
11. 物理应用 Physical Applications
11.1 String理论 String Theory
定理 11.1.1 (String场范畴化 String Field Categorification)
String场论的BV形式化在(∞,1)-范畴中实现:
BVϕ∈Ob(Cϕ(∞,1))
11.2 TQFT
定理 11.2.1 (TQFT分类 TQFT Classification)
TQFTnor≃Fun⊗(Bordnor,Cϕ(∞,n))
12. 自指完备性 Self-Referential Completeness
定理 12.1.1 (自范畴化 Self-Categorification)
C32−1(∞,1)=C32−1(∞,1)(C32−1(∞,1))
12.2 向T32-2跃迁 Transition to T32-2
定理 12.2.1 (稳定性需求 Stability Requirement)
Cϕ(∞,1) 完备⇒需要 Stable(∞,1)-范畴
完备性验证 Completeness Verification
命题 (最小完备性 Minimal Completeness)
T32-1提供了φ-(∞,1)-范畴的最小完备理论:
- 所有定义基于唯一公理
- 所有构造保持Zeckendorf编码
- 熵在每个层次严格递增
- 理论自指完备
Cϕ(∞,1)=n→∞limCϕ(n)⇒S[Cϕ(∞,1)]=ℵω⋅ϕℵ0
理论完备。∎