在数学中,斯通氏布尔代数表示定理声称所有
布尔代数都同构于集合域。这个定理是深入理解在二十世纪上半叶所拓展的
布尔代数的基础。这个定理首先由斯通氏(1936年)证明,并以他的姓氏命名。斯通氏通过他对
希尔伯特空间上的算子的谱理论的研究而得出了它。
斯通氏表示定理断言布尔代数同构于如下形式的它的那些
超滤子的集合的所有
子集的代数,{U : b ∈ U} 对布尔代数的某个元素 b。
可能令人惊奇,它的证明要求
选择公理。这个定理等价于声称所有布尔代数都有素理想的
布尔素理想定理,它的证明也要求选择公理。然而斯通氏表示定理要严格弱于选择公理。
对非
布尔代数的其他特定代数结构也存在类似的定理。例如,所有群都同构于变换群,这里的函数复合解释群乘积。
这个定理可以用拓扑学和
范畴论的语言来重述如下。斯通氏表示定理断言在布尔代数范畴和斯通氏空间,也就是完全不连通紧致豪斯多夫拓扑空间(也叫做布尔空间)范畴之间的对偶。
这个定理是斯通氏对偶性的特殊情况,它是在
拓扑空间和偏序集合之间的对偶性的一般性框架。在布尔代数的范畴内,态射是布尔同态。在斯通氏空间的范畴内,态射是连续函数。斯通氏对偶性把利用真值表特征化
有限布尔代数推广到了命题的无限集合。它系统性的利用了两元素布尔代数2作为同态的目标,它的载体是{0,1}或真值{F,T}。
布尔代数 A 的斯通氏空间是在 A 上的所有二值同态的集合,带有这种同态的网逐点收敛的
拓扑。(构造 A 的斯通氏空间的可替代和等价的方式是作为 A 中所有超滤子的集合,带有对每个 A 中的 a 的集合 {U : U是包含a的
超滤子} 都是这个拓扑的基。我们使用了下面的同态方式。)
从
布尔代数 A 到布尔代数 B 同态以自然方式对应于从斯通氏空间 B 到斯通氏空间 A 的
连续函数。换句话说,这种对偶性是逆变函子。
所有完全不连通紧致
豪斯多夫空间都同胚于所有它的闭开
子集的布尔代数的斯通氏空间。这个同胚把每个点 x 映射到 2-值同态 φ,它依据 x ∈ S 或 x ∉ S 给出 φ(S)= 1或0。