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“无为而治”:魔方是模型,群论是理论

已有 11252 次阅读 2010-2-13 04:37 |个人分类:视频专栏:《魔方和数学建模》|系统分类:科研笔记| 魔方, 无为而治

“无为而治”:魔方是模型,群论是理论

“无为而治”是一个古代的治国模型。

俺以魔方为模型,来讨论一下“无为而治”。

“无为而治”的科学理论基础是群论。

 

作为概念性铺垫,从魔方和群论开始讨论。

一说到应用,人们往往理解为把某个理论应用到某个问题上。

实际上应用是双向和双程的,例如:

把群论应用到魔方;把魔方应用到群论。

注意,我这里所讨论的群论,和教科书的有点不同。但是表达的群论思想是一样的。

群有很多表示方法,可以一直研究下去,这就是所谓的群表示论

魔方可以表示群,反过来,群也可以描述魔方。

在“无为而治”中,“为”是一种操作,“治”是一种状态。

然而“无为”并非是没有操作,而是恰到“好处”,有时操作了和没有操作的效果是一样的。

 

例如,我们现在来转动魔方的Y面(Y层),按照逆时针方向:转动的角度是:90180270360。如图所示,如果把这4个转动操作表示出来,就是

[1234][1234][1234][1234]

[2341][3412][4123][1234]

对比蓝颜色的[]和红颜色的[]解释如下

[1234][2341],表示为C41

转动90O{(14)(21)(32)(43)}

[1234][3412],表示为C42

转动180O{(13)(24)(31)(42)}

[1234][4123],表示为C43

转动270O{(12)(23)(34)(41)}

[1234][1234],表示为C44

转动360O{(11)(22)(33)(44)}

从数学上看,转动360度和不转动(转动0度)是一样的,可是从现实世界看,转动360度却是个苦差事。磨房的驴拉着石磨一圈一圈地旋转,也不知道转动了多少个360度。

群论一点也不怜悯驴的劳动,把360度的转动定义为单位转动,和转动0度是一样。对应的操作称为单位操作,相应的元素称为群的单位元素。

“无为而治”,这个“无”就是单位操作。

“无为而治”并非是什么也不干,而是干得恰到“好处”,正好是360度。

得道者,善于转动360度,相当于什么也不干,即“无为而治”。

失道者,随机进行转动操作,虽碌碌而终无治。

这就是“无为而治”的群论观点。

 

如果你还没有掌握魔方的“治方”(复位)策略,你还想玩弄魔方,同时,你还不想让你的魔方长时间地停留在混乱状态,怎么办呢?

采用“无为而治”的策略。

1)转动各种简单的360度操作;

2)转动比较复杂的360度操作。

YYYYY4I

(魔方的操作表示一个群)

对魔方的Y面操作360度,就是操作了490度。把这4个操作画出来,就是一个圆圈。把这个圆圈用公式表示出来,就是

YYYYY4I

以上的表达式就表示一个群,对应教科书里的C4群。

一个牧羊人,承揽了一群羊,任职4年。

第一年,    牧羊人对羊圈进行变革,把原来的南门改为东门;

第二年,    牧羊人继续对羊圈进行变革,把东门改为北门;

第三年,    牧羊人把北门改为西门;

第四年,    牧羊人把西门改回到原来的南门。

牧羊人的变革活动等于一个C4群。

 

如果对魔方的Y面转动90度,然后再对W面转动90度,如此操作下去,一直到105回合操作后,才能把魔方转回来,即

(YW)105I

以上的表达式表示一个群,就是群C105,有105个元素。把这105个元素画出来,就是一个大圆圈。无论圆圈有多大,仍然是360度。

 

从历史上看,很多皇帝都努力模仿做到“无为而治”。

无能为力者,干脆什么变革也不搞,只摆弄魔方而不转动;

有小能力者,实施一些简单的变革,搞一些简单360度操作,例如,YYYYY4I

有大能力者,实施一些比较复杂的变革,搞一些复杂的360度操作,例如,(YW)105I

开国皇帝喜欢搅乱前朝的魔方,而不是自己的魔方。

例如,唐朝的皇帝喜欢搅乱隋朝的魔方,魔方一旦被搅乱,隋朝就完了。唐朝开国皇帝干脆把搅乱了的隋朝魔方拆散了,然后重新组装起来,这就是大唐的魔方江山。



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