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微分算子背后的哲学目标

已有 4673 次阅读 2016-3-22 12:16 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记

 

      微分算子的概念已经有100多年的历史,但是,大多数人只不过是把它看成是数学上的说法,对微分方程一般形式的概括。然而,坚持算子概念是远远超越微分方程概念的学者们认为,算子是自然界客观规律的一般形式,其含义远不限于微分方程。在这种信念下,100多年来,一般算子的概念已经成为常用概念,他们把基于算子的哲学思想建立的数学理论,或是用算子理论改写的数学理论,称为算子理论。

      算子理论人们比较常见的是,散度算子、旋度算子、哈密尔顿算子、赫密特算子、等等。教科书中一般来说是把它们说成是一种简洁的记号。

      哲学上,算子的一般性表达方式为:Ha=ka 。它解释说:客观规律H作用于物理实在a(物质运动的本质表象)等于物理实在a(本征解)的线性组合h,其中h是客观规律的具体数值特征(本征值)

      如果客体还受到客观规律G的作用,则有:GHa=gha 。依此类推,从而,把物质世界的运动看成是一系列算子的“积”。不难看出,这个哲学理念也是系统论的基础理念。在电子电路,信号处理等技术中,已经是常识化了。

      写出一般形式:H1H2H3….a=h1h2h3…a ,就建立了由最基本的物理实在a构造复杂的当前表象的宏观规律性H1H2H3….的作用结果h1h2h3的一般性理论路线。人们常称此为多尺度分解。

      哲学上认为:对于H1H2H3….a=h1h2h3…a 的宏观表现(规律)H1H2H3….a=Ha和其特征h1h2h3…=ha,我们已有足够的了解,在消除H1的作用后,就得到次级尺度的规律: H2H3….a=h2h3…a ,也就是说:Ga=ga 。在算子足够密集时,也就是说在微分算子意义下,我们能够建立连续变化的算子,从而,也就能把宏观规律和微观规律连续起来。由此建立具有最为广泛性的一般科学理论。

      N个客观存在的算子,各具体学科得到的是其中的一个算子,或是多个算子的不同排列组合,原则上,需要概括的具体规律有N!个。从而,沿这个方向的理论研究是令人望而却步的。

      在抽象上,等价于:已知(H , h )求其多因子乘积展开。数学上,有无数个解。从而,否定者很快就能达成结论,这是不可行的。

      但是,Ha=ka 的确切含意是:在与a(特征矢量)类似的无数矢量中,只不过是有那么一个a及系数k满足客观规律H的要求(解的唯一性),要找的恰恰是它。因此,在逻辑上,否定已知(H , h )求其多因子乘积展开的可行性也就等同于否定了求解微分算子方程Ha=ka 的可行性。而这种否定如果推论下去的也就否定了方程求解的可行性,最终是要把数理科学否定掉的。

      算子派科学家最为担忧的问题是:对N个客观存在的算子,需要概括的具体N!个规律代表了N!个学科,它们基本上是相对独立的(隔行如隔山)。他们说:学科间的内在联系被当前学科划分给割裂了。因此,号召学科联合、交叉。

      另一方面,数学家研究已知(H , h )求最简因子乘积展开(不可约化展开),试图建立关于算子的一般运算理论。在现代数学研究热潮的背后,这类研究有非常明确的应用目标。他们认为,这类数学理论是广泛性的一般科学理论所必要的数学基础理论,而这样的一般科学理论恰恰是解决复杂(复合)工程问题的基本武器。

      在所有的数学研究中,算子学派的工程应用目标是最为突出的,但是,与此同时,算子学派的数学理论也是最为抽象的。

      因此,有公式:算子学派=明确的工程应用目标+最为抽象的数学理论。

      可见,未来的工程师是必须有良好的抽象数学底蕴的。也可推测,不能使用抽象数学理论的科学家只能淡出主流。

 

 



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