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楼主: ouyanggeng

在经典理论体系中某些问题的争论不会有结果

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发表于 2006-4-15 09:22 | 显示全部楼层

在经典理论体系中某些问题的争论不会有结果

    如果冷静的对比一下我的数学原理中对于连续和无穷的定义与康托的超穷连续体系的理论体系的区别,以及在解释无限的数学原理的时候的实际情况,自然可以感受到:旧无限并非无限,旧连续并非连续。
    在这个旧体系中,连实数中的各种实数在实数集合(有限小数,无限小数,无理数,超越数)中的含量都无法得到正确分析,仅此一项,就可知这个理论体系是无能的——而“无能”的深层含义是蕴涵着“荒谬”。
发表于 2006-4-15 09:31 | 显示全部楼层

在经典理论体系中某些问题的争论不会有结果

20天前就看了教授先生的帖子。看出先生是研究问题的人。
因为最近“较忙”,除给学校帮忙之外,用一些余暇件时间也是考虑一些自己的有关实数理论的观点,而这些观点恰好与先生的观点有关。尤其是先生关于悖论的一些看法,使我对这方面的问题也产生了兴趣。
什么是经典理论,好象是经过多人的研究,得到了一些让多数人可以接受的结论,并且好象是解决了或解释了之前的一些“疑问”。
经典理论,特别是数学的经典理论,必须是提出合理的公理,准确清晰的定义,在此基础上进行逻辑严密的推理得出的理论体系,即这个理论是不能自悖的。
《数学分析》我认为是经典的。
康托关于“无穷”的理论,是“很不经典”的,几乎处处自相矛盾。可一直却把这个理论体系当作经典的理论体系对待,因此争论不会有结果。
以后在下将就许多问题与先生商榷、探讨。
 楼主| 发表于 2006-4-15 20:26 | 显示全部楼层

在经典理论体系中某些问题的争论不会有结果

珠穆亚纳先生:您好!
人们一直对经典无穷理论体系感到不满意。从两千多年前的芝诺悖论,一直到目前人们所发现的与无穷概念相关的许许多多问题也一直在告诉人们:经典无穷理论体系中存在着很致命的缺陷。
我们的前辈们一直知道这些缺陷的存在,到现在为止人们公认芝诺悖论悬而未决-----芝诺悖论一直在向人类的智力挑战,现在已经是一整个芝诺悖论家族了,数学中许多与无穷量相关的争论实际上是芝诺悖论的翻版(比如先生参与的实数定义、实数究竟有多少个的争论)。
解决经典无穷理论体系缺陷的最大困难在于知识涉及面极广。研究数学史、了解当今中外从事这方面研究的人的现状,可以发现人们几乎都无法逃脱经典无穷理论体系的束缚(我认为对纯数学工作者来说,难度更大)----以经典无穷理论体系的理论和思维方式在工作,应为自从芝诺悖论以来人类一直不知道经典无穷理论体系的问题出在哪里。这是一个存在了几千年的庞大的理论体系,简单地否定它是不可能的。

发表于 2006-4-15 20:52 | 显示全部楼层

在经典理论体系中某些问题的争论不会有结果

我们先温习一下无穷体系的悖论:
集合论悖论
  “R是所有不包含自身的集合的集合。”
  人们同样会问:“R包含不包含R自身?”如果不包含,由R的定义,R应
属于R。如果R包含自身的话,R又不属于R。
  继罗素的集合论悖论发现了数学基础有问题以后,1931年歌德尔(Kurt
Godel ,1906-1978,捷克人)提出了一个“不完全定理”,打破了十
九世纪末数学家“所有的数学体系都可以由逻辑推导出来”的理想。这个定理指
出:任何公设系统都不是完备的,其中必然存在着既不能被肯定也不能被否定的
命题。例如,欧氏几何中的“平行线公理”,对它的否定产生了几种非欧几何;
罗素悖论也表明集合论公理体系不完备。
1-6 书目悖论
  一个图书馆编纂了一本书名词典,它列出这个图书馆里所有不列出自己书名
的书。那么它列不列出自己的书名?
  这个悖论与理发师悖论基本一致。
1-7 苏格拉底悖论
  有“西方孔子”之称的雅典人苏格拉底(Socrates,公元前470
-前399)是古希腊的大哲学家,曾经与普洛特哥拉斯、哥吉斯等著名诡辩家
相对。他建立“定义”以对付诡辩派混淆的修辞,从而勘落了百家的杂说。但是
他的道德观念不为希腊人所容,竟在七十岁的时候被当作诡辩杂说的代表。在普
洛特哥拉斯被驱逐、书被焚十二年以后,苏格拉底也被处以死刑,但是他的学说
得到了柏拉图和亚里斯多德的继承。
  苏格拉底有一句名言:“我只知道一件事,那就是什么都不知道。”
  这是一个悖论,我们无法从这句话中推论出苏格拉底是否对这件事本身也不
知道。古代中国也有一个类似的例子:
1-7 “言尽悖”
  这是《庄子齐物论》里庄子说的。后期墨家反驳道:如果“言尽悖”,庄
子的这个言难道就不悖吗?我们常说:
1-7 “世界上没有绝对的真理”
  我们不知道这句话本身是不是“绝对的真理”。
1-8 “荒谬的真实”
  有字典给悖论下定义,说它是“荒谬的真实”,而这种矛盾修饰本身也是一
种“压缩的悖论”。悖论(paradox)来自希腊语“para+dokein”,意
思是“多想一想”。
  这些例子都说明,在逻辑上它们都无法摆脱概念自指所带来的恶性循环。有
没有进一步的解决办法?在下面一节的最后一部份还将继续探讨。
(二)引进无限带来的悖论
  《墨子经说下》中有一句话:“南方有穷,则可尽;无穷,则不可尽。”
如果在有限中引进无限,就可能引起悖论。
2-1 阿基里斯悖论
  稍晚于毕达哥拉斯的古希腊数学家芝诺(Zeno of Elea),曾经提出过一些
著名的悖论,对以后数学、物理概念产生了重要影响,阿基里斯悖论是其中的一
个。
  阿基里斯(Achilles)是希腊神话中善跑的英雄。芝诺讲:阿基里
斯在赛跑中不可能追上起步稍微领先于他的乌龟,因为当他要到达乌龟出发的那
一点,乌龟又向前爬动了。阿基里斯和乌龟的距离可以无限地缩小,但永远追不
上乌龟。
  方励之先生曾经用物理语言描述过这个问题:在阿基里斯悖论中使用了两种
不同的时间度量。一般度量方法是:假设阿基里斯与乌龟在开始时的距离为S,
速度分别为V1和V2。当时间T=S/(V1-V2)时,阿基里斯就赶上了
乌龟。
  但是芝诺的测量方法不同:阿基里斯将逐次到达乌龟在前一次的出发点,这
个时间为T'。对于任何T',可能无限缩短,但阿基里斯永远在乌龟的后面。
关键是这个T'无法度量T=S/(V1-V2)以后的时间。
2-2 二分法悖论
 这也是芝诺提出的一个悖论:当一个物体行进一段距离到达D,它必须首先
到达距离D的二分之一,然后是四分之一、八分之一、十六分之一、以至可以无
穷地划分下去。因此,这个物体永远也到达不了D。
  这些结论在实践中不存在,但是在逻辑上无可挑剔。
  芝诺甚至认为:“不可能有从一地到另一地的运动,因为如果有这样的运动
,就会有‘完善的无限’,而这是不可能的。”如果阿基里斯事实上在T时追上
了乌龟,那么,“这是一种不合逻辑的现象,因而决不是真理,而仅仅是一种欺
骗”。这就是说感官是不可靠的,没有逻辑可靠。
  他认为:“穷尽无限是绝对不可能的”。根据这个运动理论,芝诺还提出了
一个类似的运动佯谬:
2-3 “飞矢不动”
  在芝诺看来,由于飞箭在其飞行的每个瞬间都有一个瞬时的位置,它在这个
位置上和不动没有什么区别。那么,无限个静止位置的总和就等于运动了吗?或
者无限重复的静止就是运动?中国古代也有类似的说法,如:
2-4 “飞鸟之景,未尝动也”
  这是中国名家惠施的命题,与“飞矢不动”同工异曲。这就是不可抗拒的推
理和不可回避的实事相冲突。
  德国哲学家尼采在《希腊悲剧时代的哲学》里有一章《可疑的悖论》,称芝
诺的悖论为“否定感官的悖论”。尽管阿基里斯在赛跑中追上起步领先的乌龟完
全合乎事实,但为什么“不合逻辑”?因为芝诺运用了“无限”这个概念,这是
一种逻辑上的假设,而现实世界里是不可能有无限者存在的,这就出现了假设与
现实的矛盾。
  尼采说道:在这两个悖论里,“无限”被利用来作为化解现实的硝酸。如果
无限是决不可能成为完善的,静止决不可能变为运动,那么,真相是箭完全没有
飞动,它完全没有移位,没有脱离静止状态,时间并没有流逝。
  换句话讲,在这个所谓的、终究只是冒牌的现实中,既没有时间、空间,也
没有运动。最后,连箭本身也是一个虚象,因为它来自多样性,来自由感官唤起
的非一的幻象。下面是尼采的分析:
  假定箭拥有一种存在,那么,它就是不动的、非时间的、非造而有的、固定
的、永恒的。这是一个荒谬的观念!
  假定运动是真正的实在,那么,就不存在静止。因而,箭没有位置、没有空
间。又是一个荒谬的观点!
  假定时间是实在的,那么,它就不可能被无限地分割。箭飞行所需要的时间
必定由一个有限数目的瞬间组成,其中每个瞬间都必定是一个原子。仍然是一个
荒谬的观念!
  尼采得出这样的结论:我们的一切观念,只要其经验所与的、汲自这个直观
世界的内容被当作“永恒真理”,就会陷入矛盾。如果有绝对运动,就不会有空
间;如果有绝对空间,就不会有运动;如果有绝对存在,就不会有多样性;如果
有绝对的多样性,就不会有统一性。
  事实上,这两个悖论中提到的这个“动与不动”的对立统一,今天都已经得
到了完美的解决,这就是极限理论的诞生。牛顿在运动学研究时,初创微积分,
但由于没有巩固的理论基础,出现了历史上的“第二次数学危机”。十九世纪初,
法国科学家以柯西为首建立了极限理论,后来又经过德国数学家维尔斯特拉斯进
一步的严格化,使极限理论成为微积分的坚定基础,运动问题也得到了合理的解
释。
  可以想见,在微积分和极限理论发明或被接受以前,人们很难解释这一运动
佯谬。感官不同于思维,当希腊人用概念来判决现实的时候,如果逻辑与现实发
生矛盾,芝诺指责感官为“欺骗”。当思维找不到合理解释的时候,直观的形式、
象征或比喻都无济于事。尼采的分析虽然详细、精辟,但他无法把它们综合起来。

2-5 “一尺之捶,日取其半,万世不竭”
  这是《庄子天下》中惠施的一句名言。二千多年前中国古人同样运用了无
限的概念。
  战国名家宋国人惠施(约公元前370-前310)曾任梁国的宰相,论辩
奇才,是庄子的朋友,和公孙龙并列为名家的代表人物。他的著作多已亡佚,只
能从其他诸家的论述中看到他的言行片段。
 惠施的学说强调万物的共相,因而事物之间的差异只是一种相对的概念,现
存与惠施有关的奇怪命题,例如,“山与泽平”、“卵有毛”、“鸡三足”、“
犬可以为牛”、“火不热”、“矩不方”、“白狗黑”、“孤驹未尝有母”等,
都可以说是悖论,但是大部份没有留下具体的争辩过程。惠施的悖论在西方也很
有影响。
  毛泽东从辩证法的角度基本接受惠施无限可分的观点。一九六四年八月十八
日,他同哲学工作者谈话时说:“列宁讲过,凡事可分。举原子为例,不但原子
可分,电子也可分。”又说:“电子本身到现在还没有分裂,总有一天能分裂的。
‘一尺之捶,日取其半,万世不竭’,这是个真理。不信,就试试看。如果有竭
就没有科学了。”
  有人注意到,毛泽东十分偏爱这句话,如五十年代中期对家钱三强,一九六
四年八月同周培源、于光远,一九七三年、一九七四年接见杨振宁、李政道,等
等,都提到这句话。
2-6 “1厘米线段内的点与太平洋面上的点一样多”
  多少哲学家、数学家都唯恐陷入悖论而退避三舍。二十三岁获博士学位的德
国数学家康托尔(1845-1918)六年以后向无穷宣战。他成功地证明了:
一条直线上的点能够和一个平面上的点一一对应,也能和空间中的点一一对应。
由于无限,1厘米长的线段内的点,与太平洋面上的点,以及整个地球内部的点
都“一样多”。
  然而,康托尔的“无穷集合”与传统的数学观念发生冲突,遭到谩骂。直到
一八九七年第一次国际数学家会议,他的成果才得到承认,几乎全部数学都以集
合论为基础。罗素称赞他的工作“可能是这个时代所能夸耀的最巨大的工作。”
  同时,集合论中也出现了一些自相矛盾的现象,尤其是罗素的理发师悖论,
以极为简明的形式震撼了数学的基础,这就是“第三次数学危机”。此后,数学
家们进行了不懈地探讨。
  例如,一九九六年英国剑桥大学出版社出版了亨迪卡的《数学原理的重新考
察》,这本书以罗素的《数学原理》(1903)为蓝本的,试图完善逻辑和数
学基础。它主要阐述了亨迪卡和桑朵新创的IF(Independence-Friendly First
-Order Logic)逻辑及其可能产生的影响。它挑战了许多公认的观念,如公理集
合论作为数学理论的适当框架,对说谎者悖论也作了进一步的探讨。它是否将引
起一场逻辑和数学基础的革命?我们还将拭目以待。(摘引自《经典悖论漫游》)
 楼主| 发表于 2006-4-15 20:53 | 显示全部楼层

在经典理论体系中某些问题的争论不会有结果

zhzolu48 先生:您好!
我个人认为经典理论与永远正确是两码事,实际上经典无穷理论体系在两千多年前的芝诺时代就已经是自悖的了(可能我们对‘经典’的定义不同)。
现有数学大厦中许多与无穷概念相关的理论是以经典(传统)无穷理论体系为基础的,尽管康托提出不同于潜无穷的实无穷概念,我个人认为康托的集合论是经典的,因为他是以经典无穷理论体系的理论基础和思维方式在工作。
我也拜读过先生的网上作品,很高兴与先生交流。
发表于 2006-4-15 21:10 | 显示全部楼层

在经典理论体系中某些问题的争论不会有结果

    人龟赛跑悖论或者后称意义相近的“飞矢不动”,方励之先生曾经用物理语言描述过这个问题:在阿基里斯悖论中使用了两种不同的时间度量。一般度量方法是:假设阿基里斯与乌龟在开始时的距离为S,速度分别为V1和V2。当时间T=S/(V1-V2)时,阿基里斯就赶上了乌龟。——这个“物理语言”表达的“时间度量”虽然是一个假设,但是却道出了“宇宙统数学原理”的部分真相——致密与稀疏的无穷体系的本相,而这个本相的揭示,则可以完美的解释不应产生的悖论,也就是避免了“自悖”的结局。
 楼主| 发表于 2006-4-15 21:19 | 显示全部楼层

在经典理论体系中某些问题的争论不会有结果

珠穆亚纳先生:
您是否认为芝诺悖论已经得到解决了?
发表于 2006-4-15 22:17 | 显示全部楼层

在经典理论体系中某些问题的争论不会有结果

领会一下我的原文,看是否芝诺悖论还有立足之地?
 楼主| 发表于 2006-4-16 06:29 | 显示全部楼层

在经典理论体系中某些问题的争论不会有结果

不知先生是如何解决芝诺悖论的,把具体的做法写出来好吗?
发表于 2006-4-16 07:55 | 显示全部楼层

在经典理论体系中某些问题的争论不会有结果

下面引用由ouyanggeng2006/04/16 06:29am 发表的内容:
不知先生是如何解决芝诺悖论的,把具体的做法写出来好吗?
首先把我的改进后的自然数公理重复贴过来,其中有些符号由于原文的符号无法显示,用一些文档符号代替。区别可直接对比原文(不过原文也同样有符号变形失真的现象。)
自然数公理:
先定义特指用词“致密”:若一个空间的集合不可插入不属于这个空间的元素,则这个空间是“致密空间”。“疏松”,若一个空间集合可以插入不属于这个空间集合的一个空间集合的元素,则称这个空间集合是疏松的“疏松空间”。
1、0是一个致密原点,为自然数的起始,因此0不是其他自然数的后继者。
2、如果自然数a与b(a<b)之间不存在自然数c,使得a<c<b成立,或这样说:a,b之间不可插入点c,则b是a的后继者,且a与b是致密的,连续的。
3、每个自然数有且仅有一个后继者。
4、若a与b的后继者相等,则a=b。
5、若一个由自然数组成的集合S含有原点0,且含有任一自然数a和它的后继者,则S含有全部自然数。
由上述公理和定义的概念,在超穷体系,立即可以得出以下推论。
推论1、连续统是致密的。
推论2、自然数集合是致密的。
推论3、任何空间点位是致密的。
推论4、无穷小的点与连续统以及自然数集合是等价的致密空间。设原点为0,连续统为Q,自然数集合为S,则有0~Q~S(~的含义,等价于)。
推论5、在超穷(无穷)范畴,没有比上述集合更加致密的空间集合。
推论6、若集合A∈集合B,B¢A,则A B,其含义是:集合A稀疏于集合B。
(符号 表示左边稀疏于右边;符号╠表示左边紧致于右边)
推论7、集合之间的致密度之比较符合传递率。若集合A》 B》 C》 D》 E,则A》 E,反之亦然。即A《B《C《D《E,则A《E。(顺便解释一下:符号“》”定义为“致密于”,符号“《”定义为“稀疏于”)
推论8、等集集合相互致密。若集合A∩B=A∪B=C,则相互致密。
推论9、若集合A和B有如下关系:A∩B=Φ,A∪B=S,则集合A,B为互补集,且相互全疏松。

[color=#0000FF]以下参阅我的〈http://bbs.mathchina.com/cgi-bin/topic.cgi?forum=5&topic=833素数含量特征值ω=(P-1)(!)/P(!)或∏(1-1/P)的生成原理  〉一文,其中用这个原理的思想探索了素数与自然数的数量关系,而且产生了彻底的最清晰贴切的素数函数。这里,就用到了致密与稀疏等无限连续体系的数学思想。
以下直接转过来,请参阅:
上篇、无穷范围的运算结论:
定义1、有穷集合 б与基数为ω。的无穷集合之四则运算无意义。
例如:集合б={x∣1,2,3,4,5,……18},与集合R={X∣X过所有自然数}
有:б/R=0,б+R=R,б-R=-R,R-б=R,б*R=R为无意义运算。
定义2、无穷集合Б如果与自然数集R有相同基数ω。,则Б/R有意义,其比值为常数。若集合A≥)B而A¢B,则A﹥B;例如:偶数集合Б_2={2x∣x过所有自然数}与自然数集合R可以比较:因为R≥)Б_2;而R¢Б_2,因此R﹥Б_2;乘、除法计算成立。
定义3、含因子p的集合Б_p为{p}×R。{p}={xi∣x=p,i过R基数为ω。},简写为{p}。规定集合A×B为A的数元元素a与B的数元b一一对应相乘。
例:Б_3={3}×R={3×1,3×2,……3×n……∣n∈R}={3,6,9,……3n∣n∈R}
推论1、设集合Б_p={p}×R的首项为该集合的第一个自然数,则集合Б_p首项为p。继而可知,若定义集合Б_p={p}×R为合数集,则有该集合首项为2p。进一步,若筛锄所有含小于p素数的合数后的合数集Б_p的首项将是p^2.此推论的证明很简单,略.
推论2、根据定义1,有集合б_p={x|x=1,p}/R=0。
定义4、集合Б_n与R的比值为1与间隔n之比值。计算方式为集合Б_n的独立数元与
集合R的对应相等数元相对应,对应后的间隔为比值。例如:
集合Б_2/集合R
          {   2,   4,   6,   8,…2x}
       =   ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ =1/2     计算结果,Б_2/R=1/2
          {1,2,3,4,5,6,7,8……2x}
反之,有集合R/集合Б_2=2 。
集合Б_2/集合R
          {   2,   4,   6,   8,…2x}
       =   ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ =1/2     计算结果,Б_2/R=1/2
          {1,2,3,4,5,6,7,8……2x}
反之,有集合R/集合Б_2=2 。
而集合R-集合Б_2=集合Б_(2n-1)显见:Б_2(偶数集)(<R
                                  Б_(2n-1)(奇数集)(<R((<:为真子集)
                                  Б_2∩Б_(2n-1)=Φ,
                                  Б_2∪Б_(2n-1)=R
定义5、由于任何数x×1=x,定义若x为素数,则x×1为无效乘积,因此规定x×1=x¢(不属于)Б_x
定义6、自然数集合R-Б_p=R(φp)
      R(φp)的含义为不含因子p的合数集的自然数集合。
定理1、集合Б_p/R = 1/p
证明:集合Б_p={p_i*x∣x过所有自然数,i等势于ω。},于是根据定义1,2,3的定义有:Б_p/R
         {     p,    2p,    3p,    4p,,,xp∣x过所有自然数}
       =   ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄                       =1/p
         {1…  p…… 2p…… 3p…… 4p……  xp∣x过所有自然数}

并且有б_p/R=0,所以忽略有穷集б_p,所以对于任何 R(φp)成立,结论得证。

推论1、(R-Б_p)/R=R(φp)/R=(P-1)/P=1-1/P
推论2、R-Б_p=б_p∪R-Б_p= {1,2,3,5,7……p,p_(p+1)……}
证明:由于{p}*R=Б_p(1对1相乘)且首数为2p所以,根据数论定义,Б_p为合数集,于是
R-Б_p后的集合R(φp)含有素数p。
推论3、{p_1}×R(φp)/R(φp)=1/p_1,(p_1为p的后继素数。)证法同定理1。
推论4、素数集合{P}=R(φ2)∩R(φ3)∩R(φ5)∩R(φ7)……∩R(φP,P→∞)(根据集合运算法则)
最终结论:ω={P}/R=R(φ2)∩R(φ3)∩R(φ5)∩R(φ7)……∩R(φP,P→∞)/R
      
      因此:ω=(P-1)(!)/P(!)=∏(1-1/P)=π(x)/x
后记:本论文完全立足于重新审视旧连续统理论所不可回避的理论缺陷而进行的新尝试,走了一条完全不同的思路,但是若要引起注意不是一个一蹴而就的事情,由于新的“连续统理论体系”还没有正式公布,所以阅读本文尚须联系旧理论并给以对比才可明确的看出本质的区别,而且这种体系,将完全走出一条截然不同的新路,新的基础理论的方向,它将不再把理论探索仅仅建立在“连续统假设”的基础之上,所以,其意义究竟有多大,只有由历史来判断。
     已经发表的《素数定理》就是在这个理论基础之上所作的应用方面的具体事例,之前还有《任自然数N中素数数量无误差计算原理》一文已发表,可以结合起来阅读,有利于理解其中的深刻含义。
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