← 专著首页目录德麦国际专著第 70 号

第七章 本编所用的 S、D、E 与它们被略去的部分

SDE数学解构导论 · 约 2,275 汉字

一、为什么必须有这一章

一本导论最容易犯的错误,不是说错,是说得像是全部。

前六章反复使用 S、D、E 三个字母,读者读到这里,很自然会以为已经掌握了这套框架的全貌。事实不是这样:本书用到的,是三个维度各自的一层或一格;被略去的那几层,恰好是本体论本身的主体。

不交代这件事,会有两个后果。往轻里说,读者会拿一个入口去解释它解释不了的事;往重里说,本书会被误认为宣称“数学=S+D+E”这样一句空话。划出边界,是使一个框架可用的前提。

二、本书用的 S 是哪一层

首先要正一个名。

S 是显露(Show),不是结构(Structure)。

这不是措辞讲究。显露是一条连续谱——从模糊、到轮廓浮现、到清晰可指认、到可计算;“结构”只是这条谱上最坚硬、最稳定的那一端。用“结构”命名整个 S 维度,会把一条谱窄化成它的一个端点。

后果是具体的:如果 S 只指“已经稳定下来的结构”,那么“一个概念正在发生的那一段”就没有词可以说。而本书第三、四章讲的整整两条链,讲的全是那一段——加法在被发明出来之前的那个状态,既不是“没有加法”,也不是“已有加法”。它在谱的中段。

本书主要使用的是谱的稳定端(圆、sin、共振算子都是可指认的对象),但必须保留整条谱的说法,否则第三、四章的叙述在自己的术语里说不通。

三、本书用的 D 是哪一层

差异序列有三层:

D1 意义目标——方向:什么算“解决了”。 D2 路径组织——允许的路径族:

怎么推进、怎么比较、怎么收敛。 D3 优化约束——推进中被最小化的东西:

误差、冗余、损耗。

第一编前六章讲的 D,几乎全是 D2:内接与外切、参数化、分割求和、极限。

另外两层直到后面才补:D3 在第三编第十六、十七章(压缩通道讲的正是代价:误差、冗余、损耗),D1 在第三编第十八章(目标发生讲的正是“什么算解决了”这一层从哪里来)。

这个次序是刻意的。若在第一编就把三层一起端出来,读者会把它当成一张分类表背下来;等到第三编需要用 D1 与 D3 去做判定时,它们已经变成了标签。先让读者在具体例子里撞上“代价”和“目标”,再给它们名字。

四、本书用的 E 是哪一维

纠缠系统也有三维:

E1 三界——理念界(概念、规则、制度)、现实界(身体、器具、地理)、

自我界(记忆、身份、意志)。 E2 信息的三种模态——符号态、逻辑态、数

学态。 E3 能量的三种状态。

本书用到的 E,绝大部分落在 E1 的理念界这一格:度量、拓扑、函数空间、公理系统、允许类,全在这一格里。

有一处必须点明,因为它关系到本书的适用范围:数学不独属理念界。 三界各有其数学——物理定律是现实界本有的场模式,不是拿理念界的数学去套现实。这一条是化解“数学何以不合理地有效”那个疑问的方向,但它的完整展开属于本体论本身,不在本书范围内。

本书只在一处用到它,而且只用到一句:两个问题若分属不同的界,同一副几何骨架可以被两套场模式分别显影,因而给出相反的秩序。 这句话在本书的姊妹卷里有一个具体的、可核对的实例(同一对候选结构在两个不同泛函下胜负相反)。本书不重复那个实例,只标明这条边界存在。

五、被略去的那几层,为什么可以略去

一个诚实的划界,必须说明“略去”是否损害了论证。逐条看:

略去 D1 与 D3(在第一编内)——不损害,因为第一编只制造缺口,不做判定。判定需要三层齐备,而判定在第三编,那里三层都补上了。略去 E2 与 E3——对本书的四条主线(决定定理、三通道、退化定理、失明判据)不构成缺口,因为这四条全部在理念界内部就能陈述与检验。但要注意:这也意味着本书对“数学为什么对现实有效”这个问题没有给出回答,只指了一个方向。

略去意义三律、存在三态、SIO 内部结构等——这些属于本体论主干,与本书主题的接触面很小。略去它们不影响本书任何一条命题。

另注:本书不使用 varifold 的任何定理,第二章第十二节只是指出该对象存在并且早有名字;几何测度论本身不在本书范围内。

一句话总结:本书是一个入口,不是一张地图。 用入口去走它通向的那几条路,是对的;用入口去代替地图,会走错。

六、一条防止过度使用的规则

框架最常见的死法不是被推翻,是被滥用——什么都能套,于是什么都不说。为防止这一点,本书给一条硬规则:

不得把 S、D、E 用作分类标签。 每一次使用,必须能回答三问:变量是什

么?定义域是什么?什么情况下它会失败? 三问答不出来,就不要用这三个

字母;改用该领域自己的话说。

按这条规则回看本书:第二编给了 sin 的四条路径与十一行归属表(变量、定义域、失败情形俱全);第三编给了三条通道各三条签名与四条失败标准;第四编给了共振算子的定义域、常数、收敛率与四条失败标准。凡不能这样落地的地方,本书用的是普通数学语言,没有贴标签。

七、通往第二编

本编到此结束。它交出的是:一个对象上的四格表(第二章),一整条链上的两种形状(第四章),两条边界(第五、六章),和一份适用范围声明(本章)。

它没有交出任何一条命题。 这是刻意的:一本书若在第一编就给结论,读者不会知道那个结论是在补什么缺口。

第二编第一页开始给命题。请带着第二章那张四格表去读它。

第二编 决定定理:数学对象的显露态由什么定

编首语

第一编用圆与曲线制造了一个缺口:终态定义把生成条件和环境条件藏了起来,而藏起来的那两样并不是可以事后补上的注解——换一条逼近路径,有限阶段的周长就不同;换一个曲率环境,连 2πr 都不再成立。缺口已经打开,但第一编只到此为止:它给了例子,没有给命题。

本编补这一步。它要把"数学对象的显露态 S 的特征,由差异路径 D 与纠缠系统 E 决定"这句话,从一条听上去正确的宣告,改造成一条可以为假、可以被检验、可以被推翻的定理。

改造分四步。第八章设防——不设防,这句话自动为真且毫无内容,本编先说明为什么。第九章给出定理与证明。第十章至第十二章用一个对象把定理跑到底:函数sin(x),四条互不相干的生成路径、一张逐条归属的特征表、五个可以一页纸算完的反例。第十三章交出四条硬边界,说明这条定理不说什么。第十四章回答一个必须正面回答的攻击:这一编在范畴论之外究竟做了什么。

选 sin(x) 作标本有三个理由。它足够熟悉,读者不必先学一门新学科;它足够富裕,有微分、级数、群论、几何四套互不相同的生成方式;它足够坚硬,它的每一条性质都有精确的经典陈述,因此归属判断可以被当场证伪。第一编的圆做不到最后一条——圆的性质容易被说成"直观上如此",而 sin 的性质全部有等式。

一句话预告本编的结论:定理本身在形式化之后近乎自明;真正承重的是归属——每一条特征究竟是 D 给的还是 E 给的,以及这个判断能否预言"换掉 E 之后哪一条会翻面"。第十一章会给出一个例子,其中归属表推翻了本编作者自己的先验判断。那一处是全编最值得读的地方,因为它证明这张表不是给已知结论贴标签。

德麦国际专著第 70 号 · 王德生《SDE数学解构导论》