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第33讲:数学精确性局限性及其融合

已有 1012 次阅读 2024-7-21 10:49 |个人分类:终极大自然观|系统分类:科研笔记

数学美:数学推导中具有高度抽象性与技巧性;数学揭示出“点处”隐藏的深刻复杂性;数学需要聪明+智慧,更需要思维+思维。

数学酷:数学从根本上赋予了社会以(作为基础的)精确标准。

但有不足:数学在应用上表现出了局限性,当然它决定于客观世界的复杂性。

多亏技术:“技术”是数、理、哲的综合集成,它能以其相对性、融合性满足了实践(社会)的需求。

本文是(在“终极大自然观”下)就既知的上述事实做出进一步理解。

一  数学的精确性

1.1 精确性基础

(1)“元素”精确性

悉知,数学的“元素”(数、几何点)在所有学科中是最小的,这点决定了数学的计算、推理结论“值”(数值点、轨迹)具备“最佳”精确性。

(2)“前提”精确性

数学理论的“前提”(包括定义、公理)是严格的,这点也决定着它的精确性和实证性。

(3)完备性

显然,“完备”也是数学中的一种精确性,且在一般学科中是最具特色的一种精确性。比如,数学的“逻辑‘象牙塔’”在数学找到了“根基”后,即成为“完备”象牙塔(完备逻辑空间)了。

1.2 数学全过程中的精确性

数学全过程归为“三阶段”:建模-演绎-结论。

(1)建模:

即问题(对象系统)的模拟、形式化描述(具一定的失真性),所建模型的质量(精确性、准确性)取决于建模者对对象系统的理解程度;任何优秀模型都是修改“拼凑”而成的。

(2)演绎:

即对模型作纯粹的(客观的)逻辑推导演算过程,是回避了主观干扰因素的,因此是最具精确性(纯粹性、客观性)的一步。

(3)结论解释:

鉴于“模型”是客观系统的一种“映射”(描述),是脱离了真实系统的“形式化”语言,因此其结论语言也是需要“解释”才能落实到客观实际的,其中存在又一次失真因素。

总之,在数学全程中并不是充满精确性的,只是以(最具精确性的)“演绎”阶段作为核心主体罢了。

1.3 实践中三层精确性

(1)哲学的:

具有思辨性,同时具有 “全时空”性(即本质上是建立在三维实数集上的),因此其空间基本元素是“单子”(=有理点+无穷小邻域);

(2)数学的:

本质上数学是建立在有理数集上的,因此其基本元素(也是其精确性表现)是有理数“点”(即“单子”的核心);

(3)技术的:

具有近似性,表现为所谓“鲁棒性”(来自“鲁棒域”-数学的精确点及其适当邻域),鲁棒域是大于“单子”的,因此它既是全时空的也是含有有理数集的,因此容易技术实现。

二  数学的局限性

以上看出,数学在人类社会向着“大自然”开发掘进过程中(应用中),并不是充分令人满意的,其优越性仅在于它的(重要的)基础性。

事实上,从“终极大自然观”看来,数学内在也是具有局限性的,具体表现为:

2.1 产生局限性的本质:

由于在实数(=有理数+无理数)中,数学的精确只体现在有理数(点集)上,却有理点集的测度相对为0,这就预示着数学(不是“通吃”的)是具有局限性的了。

(注:一切方程的集合“方程空间”皆有解,但能解出的“可解子空间”其测度相对为0;实数集中有理数集的测度相对为0。或说,方程空间中几乎都是不能解出的;实数中几乎都是无理数)。

2.2 在对待“无理数”上

数学在“无理数”上一直是处于被动状态的(视为无理、发散、失败,回避之),采取的是被动处理,取近似值或在运作中代之以符号参与(本质上仍是在有理空间)。

亦即数学在“无理数”上的精确只是“定义”的,并非“严格”精确,因此说数学在这里具有局限性。

2.3 在“逻辑空间”的局限性

已知数学是逻辑,而逻辑空间表现为典型与非典型两种状态,在非典型领域表现出了又一种局限性,比如在(物理空间与超空间的“接壤”处)“临界空间”即表现为非典型逻辑,在这里数、理皆处于迷茫状态。

2.4 在“无穷”概念上的局限性

客观上“无穷”归为两类,一类表现为复杂性的“组合无穷”;另一类是康托尔“集合论”意义下的“集合论无穷”。

那么,数学在这两个方面都表现出局限性,对前者,显示为复杂性如“混沌”、素数理论等即是;对后者是在“根”上(如本论中)显示出的局限性。

(幽默:“数学”犹如屈尊于“无穷”家院墙外一农工,时不时地能看见墙内的闪光,田间藤蔓也常常通向院墙内,但就是不知道墙内是什么光景。)

三  数学精确性与局限性的融合

3.1 实践与技术

在实践中,也就是“大科学”中,诸如精确性、适用性,理论性、实践性等,都是重要的了,从概念到内涵都有了各自的明确定位,原因是这时体现出的是“技术”(应用)。

亦即,归并到“技术”上来都成为技术需求的了。

当然,这时的数学,其精确性和局限性及其处置方式也都凸显出来了。

3.2 实践性与精确性

在实践中,数学的精确性不是所要求的全部(只是其基础和基准),原因是,实践与精确“二者”是个对立统一体。

从理论上显然是以数学的精确性为上乘,但在实践中却是难以保证其适用性的。

3.3 理论精确与技术精确

理论上的精确“理论精确”已如上述固然重要,但实践中的(最实用、最能用的)“精确”仍然重要,可叫做“技术精确”(鲁棒精确)。

“技术精确”的本质在于(如上述)它不只保证了在有理空间上,更是直接驰骋在完全空间上的(鲁棒邻域),是更适应实践的,也是最容易实现的。

也就是,在近似意义下数学的任何结论都是能得到实现的,并且对于实践来说这点已经够了,比如从航天工程到AI工程的成功,都是“技术精确”上的成功。

总之,理论精确是基础、技术精确是保障。

3.4 技术的融合性

由于“技术”的本质是综合(融合)了数、理、哲的实践,因此它拥有依次被包含的如下结构关系:

有理点(数)-单子(哲)-鲁棒(技)。

其中,数-哲体现了空间层次的迭进,从而进入到(完全空间中)具体的“技术”。

同时,现代计算技术也表明,整个数学都是可以“投影”到有理数集上来的,原因是本质上数学是建立在有理数集上的。

所以,“技术”产生的是数学的精确性与局限性(理论基础与实际应用)的“融合”。



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