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离散与连续的相对性与绝对性原理
康托曾经讲过:“在数学领域中,提出问题的艺术比解答问题的艺术更为重要.数学的本质在于其自由.”海森堡讲:“提出正确的问题往往等于解决了问题的大半.”李政道讲:“对于科研工作者来说,最重要的是自己会不会提出问题.”
1.问题分析
关于点在数学上的定义,认为点没有测度而线段具有测度,但是另一方面,数学又规定了“线段由点构成”,从而导致数学内在的一个不可调和的矛盾.数学的“点”是一个绝对的已分之物(不可再分之物),线段由无限多的这样的点构成就是由“实无限”多的点构成,从而是一个“实无限性质”的定义.这种实无限思想必然导致线段、点之间缺乏质的统一性(实无限的本质是将无限过程与结果在质上进行割裂),导致点与线段内在的不统一,从而导致不可调和的矛盾,因而“线段由点构成”在哲学上是矛盾、荒谬的.
“点”作为纯粹的数学抽象物,它的长度(测度)为零,从而是一个“虚无”,是一个假想物.这种几何上的纯粹的“点”如同代数中的纯粹的零,是一个绝对的“虚无(空)”,它与“空间”、“连续性”没有内在的必然联系,没有任何质的统一性;因而再多的点也只能是构成一个虚无的点,也不可能构成“连续性”.“线段”与“点”(或点集)是完全不同的两个概念,谁也代表不了谁.线段上可以有无数的“虚无”的点,但是这与线段又有什么关系呢?因此线段不是由“点”构成,面也不可能由直线构成、空间不可能由面构成.
但是,如果把“点”作为一个“不纯粹”的抽象物,如果它具有长度,代表了一个过程而不是一个“静止物”时,它是一个变量;可以被看作为一个不断缩小线段的极限过程,从而是一个具有“无限小”测度的线段,那么,“点”与“线段”将具有质的统一性,线段由点构成也就变得可以理解了.
质是事物内在的规定性,量是事物外在的规定性.辩证无限观(ZhangHong,ZhuangYan,2019)认为,真无限是恶无限内在的质的联系与统一性,因此真无限代表、反映了恶无限的质;无限是质与量的统一,恶无限代表无限的量(运动),真无限代表无限的质(规律、共性或联系).辩证无限观认为实无限将有限、无限割裂开,用静止而不是运动的观点看待事物,具有内在的不可调和的矛盾,是一种形而上学、唯心主义的无限观.线段作为一个数学抽象概念,其内在的质的规定性是连续性;而如果作为一个无限(由无限多的点构成),由于长度不是“点”内在的质,因此线段的“质”就无法在“点”的质上得到体现.因此要体现两者的质的统一性,必须是“点”也应具有测度.另一方面,只有“点”具有了测度,才能体现线段的连续性,体现线段可以分成永远可再分的部分,即分成有测度的“点”,而这是一个恶无限过程,不可穷尽的过程.因此,我们必须放弃“线段由点构成”这种存在内在矛盾的表述、定义,放弃这种实无限性质的定义.
2.解决方案
纵观各大哲学家、数学家对此问题的分析,有两种解决方案浮出水面.对于点、线段的关系,我们有两种可以接受的认识,这两种解释都能很好的解决连续、离散问题.
一种是,认为“线段由点构成”,但必须承认“点”具有一个“无限小”(变量)的测度,即点具有既是零又不是零的测度,“点”本质上仍然是一个线段.这种解决方案的依据是确认“点”与“线段”具有质的统一性.因此,“点”仍然是一个无限过程而不是终点,即此点不是数学中的那个测度纯粹为零的“点”.这样,“线段由点构成”就变成一个无限过程,一个不可终结的无限过程.这符合辩证无限观的认识,并且不存在内在矛盾.黑格尔、皮尔士先生提出了这样的解决方案.
这种解决方案表明,有测度的点,其测度(量)是有与无的统一,是一个变化的无限小量,是一个变量.相对宏观上,单点的测度表现为零,而相对微观上,单点的测度不是零,而是一个无限小量(变量),体现一个无限过程.因此,无限多个这样的点,在宏观上,其测度可能是零,也可能不是零,这需要这个“无限”与线段在内在质上的明确关系.
另一种认识,否认线段由点构成,即线段不是由点构成,线段本身是一个具有测度的基本数学抽象对象(即将连续作为一个基本的抽象对象),线段与“点”无关,与无限、无限过程无关;点是一个与线段无关的另一个数学抽象对象,点不属于线段,点是我们强加给线段的,点仅仅是测度大小、位置的描述工具或标志物.从这点看,以“有限长线段”的可完成性,来代替“无限点”的遍历性是没有逻辑、哲学依据的.康德先生提出过类似的解决方案.这种否认线段由点构成的哲学思想体现在亚里士多德、康德、维特根斯坦等几位大师的思想中.这种观念延伸到对“数”的理解上,就是认为实数集是一个标记集,数是对量的标记,数与数轴上的线段一一对应.正如王浩先生所说,“长度和体积的测量是算术和几何的结合,应用各种单位以计算一个数.正像方程的解那样,这是产生分数和无理数的一种自然方法.要求绝对精确的,更确切地说可以无限地改进的测量就产生了‘实数’这一概念.”.
3.数本身不能反映连续性
现代数学将实数集等同于连续统(线段),使每一个实数对应着一个“数学点”,用实数的连续性来反映线段的连续性.然而数本身与“点”一样并不能代表、反映连续性,数的本质是代表分立.
在黑格尔看来,数本身不能解释连续性,数的本质体现分立;黑格尔认为量包含连续性与分立性两个环节,连续性、分立性通过“数量”而得到统一,即连续性、离散性通过“数量”实现辩证统一.“量”本质起源于丈量,天然是对“长度”的计算,但不是“连续性”本身.数是量的体现,所以叫做数量;黑格尔认为“数是量的绝对规定性”(黑格尔,1974,p.226),恩格斯认为“数是我们所知道的最纯粹的量的规定”(恩格斯,p.236).因此,数既可表示离散的量,如个数、计数,也可表示连续的量,如代表单位、尺度(长度).而当数代表连续的量时,其基础是单位尺度(是一个连续),数是“连续统”的丈量,因此数通过“单位”将“连续性”隐藏起来,将连续性对象离散化,所以数本身不能解释连续性,数量的本质是体现分立.黑格尔强调了连续性、分立性(离散性)的统一,他指出:“反过来,在分立的大小那里,也不可以忽视连续性;这个环节,如已经指出过的,是作为单位的一.”(黑格尔,1974,p.212).即数的基础是单位、尺度,所以数的根本特征是度量;单位、尺度的本质是一个定量,是“具有特定存在或质的定量”(黑格尔,1980,p.234),是质与量的统一.黑格尔认为量的本质是分立,不直接体现连续性,他阐述道:“直接的量就是连续的大小.但是量本来不是直接的;直接性是一种规定性,量本身就是规定性的扬弃.所以量就是要在它的内在的规定性中建立起来,这种规定性就是一.量是分立的大小.”(黑格尔,1974,p.211)
黑格尔详细介绍了“数”的概念,指出数从分离的环节是数目、从连续的环节是单位.“数”体现“多”,既可表示连续的量,也可表示分立的量.“一”作为“单位”的体现,扬弃了连续性,即“一”不体现连续性而“单位”本身却体现连续性;数以“单位”(以一)为根本,数在“单位”那里具有连续性,深刻揭示了数通过“单位”将连续性隐藏起来.黑格尔指出:“首先,定量是具有规定性或一般界限的量,----它在具有完全的规定性时就是数”(黑格尔,1974,p.214)、“在数里,定量达到它的发展和完善的规定性.数包含着‘一’,作为它的要素,因而就包含着两个质的环节在自身内:从它的分离的环节来看为数目,从它的连续的环节来看为单位.”(黑格尔,1980,p.223)
因此数将连续性隐藏起来,它是通过“单位”来体现连续性,数本身不能说明连续性.黑格尔阐述道:“在这些规定中完全建立起来了的定量,就是数.这个完全建立起来了的东西就在作为多的界限的实有之中,因而也就是在多与单位的区别之中.因此,数好像是分立的大小,但数在单位那里也同样有连续性.所以数也是有了完全规定性的定量;因为在数中,界限就是被规定了的多,而多则以一,这个绝对被规定了的东西为根本.一在连续性中,仅仅是自在的,是被扬弃了的,而连续性被建立为单位,则只有不曾规定的形式.”(黑格尔,1974,p.215)
连续和离散是矛盾的两个方面,它们共生互补,缺一不可,是相对性与绝对性的统一,根据唯物辩证法的观点它们也具有统一性的一面,从某一个方面考察是连续的量,从另一个方面考察是离散的.离散和连续两者既没有绝对连续不可分的对象,也没有完全连续的对象,这两个方面不仅是现实的,而且常常在某些情况下连续表现为决定性的,在某些情况下离散表现为决定性的.我们称之为离散与连续的相对性与绝对性原理.例如:数集1,2,3,4,5,6,……在自然数集上是连续的,在有理数集和实数集上离散.
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