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时间函数的增量究竟是时间函数还是随机变量?这个一个明知故问的愚蠢问题,就如同去幼儿园问小朋友“从煤球上掉下的煤粉究竟是黑的还是白的”一样弱智,时间函数的增量当然是时间函数。
但是,这个问题对随机过程领域的专家学者们来说,却是一道拷问灵魂的世纪难题,100多年来无人能够正确回答,因为《随机过程》教科书的研究方法提供了错误的标准答案:时间函数的增量是随机变量。
《随机过程》为了研究图1所示的布朗运动位移曲线性质,首先将布朗运动在t时刻的位移X(t)抽象为时间函数,并明确指出:X(t)是t的连续函数!
图1 布朗运动位移曲线
《随机过程》然后将[0,t] 区间n等分,并用∆Xi表示X(t) 在第i个时间段内的增量,有
∆Xi = X(i)-X(i-1),i=1,2,…,n
则X(t)可改写为:
X(t) = ∆X1+∆X2+…+∆Xn
注意:《随机过程》将时间函数X(t)表示为“时间函数增量之和”,这时的增量∆Xi仍然是时间函数。
随后,匪夷所思的事发生了,《随机过程》为了利用中心极限定理,竟然违反同一律,将时间函数的增量∆Xi偷换为独立同分布(i.i.d.)随机变量,推出了时间函数X(t)为“独立同分布随机变量之和”的荒谬结论,与前面的时间函数X(t)为“时间函数增量之和”自相矛盾,导致《随机过程》布朗运动定义(基本假设)隐含逻辑悖论,必然使《随机过程》布朗运动理论在逻辑上不能自洽。
显然,《随机过程》有意偷换概念,不加说明地用一个完全不同的概念去代替原有概念进行假设、推理或证明,因而产生了违反同一律的逻辑错误。
牛顿在创立《微积分》时也曾因违反同一律,将∆x≠0和∆x=0这两个完全不同的数学概念等同使用,产生了著名的“贝克莱悖论”,导致《微积分》理论在逻辑上不能自洽。
英国大主教贝克莱(Berkeley)强烈指责牛顿是有意识地偷换概念,《微积分》是“分明的诡辩”,引发了数学史上持续150年的第二次数学危机,导致《微积分》理论险被推翻。
后来柯西(Cauchy)将极限概念作为《微积分》的理论基础,才彻底消除了牛顿违反同一律的逻辑错误,解除了数学史上的第二次危机。
《随机过程》违反同一律的“偷换概念”逻辑错误不仅导致《随机过程》理论与客观事实不符,在逻辑上不能自洽,而且与《随机信号分析》严重对立冲突,无法正确描述布朗运动现象及规律,为自然科学、工程技术和社会科学提供了错误的理论、方法及工具。
参考:
[1] Gregory F.Lawler.随机过程导论[M]. 张景肖译. 北京:机械工业出版社,2010.
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GMT+8, 2024-11-23 19:03
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