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主题:【原创】负数,虚数与境界 -- 瘦形胖子

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家园 【原创】负数,虚数与境界

小学生刚开始学算数减法的时候,被减数必须要大于减数,他们的差也必须是大于或者等于零。所以的,这个时候的孩子们如果见到0-1=-1的算式一定会感到迷惑不解:怎么可能比没有还少呢?直到后来了,随着他们知识的积累,视野的扩展,孩子们就渐渐的明白了,比没有更少的含义还可以是先欠着一个。

同样的事情,也不断地发生在我们身上,比如在下自己。在下是文科生,于是在下的数学知识仅止于高中的代数水平。所以的,直到现在胖子也没搞明白i2 = - 1这个所谓的虚数到底具有着什么样的含义。

在这种情况下,比如,如果有一个小学生来问胖子0-1=-1这个算式是否正确的时候,我一定会说,这个算式是正确无误的。那如果这个孩子继续深入问下去,这个算式代表着什么含义的时候,胖子就会挠头了。因为这个问题很大程度上超出了一个小学生的理解范围,所以的,在下实在找不到能给这孩子解释这样问题的有效方法。几经思考之下,也许我能给出的最好答案是:这个问题你可以先放一放,不要去考虑它。只要你把课堂上老师教给你的东西都好好学明白,总有一天,你自己就会明白这其中的含义了。

这样的情况,很大程度上就是境界差异的表现。境界,也许可以理解成不同阶段的智慧平台。学习的过程,可以是了解知识的过程,可以是积累经验的过程,但是这个过程只能发生在同一个智慧平台上,也就是发生在同一个境界上。但是,境界与境界之间的差异,则一定不能通过知识或者经验来弥补的,这样的差距是只有通过智慧的提升才能完成的。就如同古人说的,这样的情况叫做不可思议。

思,是思考,也就是逻辑的推理。议,是讨论,也就是语言的表达。所以,不可思议的含义,也就是说,境界上的差异既不可以通过思考或者猜想来理解,也不可以通过语言或者文字来说明。这个,也就是古人认为“不可妄推圣境”的原因。

在这里,在下之所以一直使用数学的过程做为例子,是因为数学本身就是逻辑学的一部分。那么在数学上遇到的困难,除了因为逻辑推理能力不足的情况之外,剩下的,大多数都是境界上的差异了。

所以,如果生活中遇到了不能理解的问题的时候,不妨先把这个问题放一放。只要自己通过正确的方法不懈的努力,总有一天自己会有豁然开朗,原来如此的感觉。这个,就是自己的境界提升了。

关键词(Tags): #愚叨
家园 既然主张渐悟,又为何否定学习的作用?

境界与境界之间的差异,则一定不能通过知识或者经验来弥补的,这样的差距是只有通过智慧的提升才能完成的

只要自己通过正确的方法不懈的努力,总有一天自己会有豁然开朗,原来如此的感觉。这个,就是自己的境界提升了。

通过正确的方法不懈的努力的结果,不就是通过学习使知识和经验有所增加和积累吗?

从不理解虚数到理解,也是个学习的过程不是?

要么咱就直接支持顿悟,一棍子下去,能明白的就啥都明白了

毕竟科学上的东西和佛学(玄学)中的东西是完全不一样的,

玄学要的就是玄,只可意会不可言传,知识和经验当然没用

拿这俩来一起说事容易犯糊涂

家园 这个在下在上一篇里有所提及

就是这里瘦形胖子:【原创】几何学,知识,经验还有智慧。也就是说知识和经验是可以学习和实践得来的。智慧是根本目的,知识和经验只是达到目的的有效途径,不过,知识和经验并不是唯一途径,也不是必须途径。

在下到现在为止说的都是哲学上的个人认识,而不是佛学或者说玄学独有的。不过下一篇,胖子会说说个人认为的宗教或者说学说体系之间的联系。

家园 整数的一个基于自然数的模型

对任意自然数a,b,记<a,b>={(c,d)|c,d为自然数且a+d=b+c}(就是把所有满足a+d=b+c的有序自然数对(c,d)放在一起构成一个集合,容易证明:当且仅当(c,d)属于<a,b>时<a,b>=<c,d>)),把这样的集合<a,b>称为整数,然后定义加法、减法、乘法,进而证明各种运算律。

当然也可以从给定的一系列公理出发,来证明这组公理所确定“整数”的性质。

更进一步就是证明任何满足那组公理的对象“整数”必定等价于上面构造出来的那个模型。

像这类的所谓解释不清楚是由同一个概念的不同学习层次造成的。学生理解能力有限,严格化的东西一下子端上来无法接受,或者从实际应用出发没必要弄得太严格,对大多数人来说只要掌握大致概念就可以,需要深造的可以学习后继课程。比方说幼儿园小朋友就开始学习自然数,老师或者家长怎么跟他们解释这个概念的呢?把皮亚诺公理搬出来?开玩笑。只能用形象诱导出数的概念,比如从一根铅笔,两只鸭子,三个菱角……,然后再高级点就教小朋友数是不依赖于具体代表物的,一根铅笔的“一”和一只鸭子的“一”是一样的,然后再教他们如何做加法、减法、乘法,这些运算满足什么性质:交换律、分配律等等。

如果小朋友问你:自然数到底是什么?为什么这些运算满足这些性质?你也许能给出种种解释,但也只不过是解释,让对方觉得已经明白了而已,实际上还是一团浆糊。不是因为解释者学得不够好,而是因为在原来的层次这些东西确实是含糊不清的。

家园 有些还是比较好解释的

0-1=-1

可以解释为,本来没有钱,还借了别人一块花了,于是自己目前的财产就是-1

虚数等到学的时候就可以用电磁波来解释。

家园 形象的解释虚数,请参看阿西莫夫的一篇科普妙文

他说他在学院里念书时,有位教社会学的教授把数学家归类到“神秘主义者”里面去,理由是“他们相信一些根本不存在的数”。阿西莫夫忍不住问:“什么数?”回答是:“虚数。比如说-1的平方根。小伙子,请给我拿出 -1平方根支粉笔来!”

虽然阿西莫夫当时靠着狡辩也没有吃亏,但是终究没有说服人,他自己在文章里写:“现在已经20年过去了,我觉得应该结束那场争论了……”

他具体怎么解释虚数,比较长,我就不录入了。但是给出他的一个比喻:

给所谓的“虚数”赋予真正的现实和具体的意义,这是世界上最简单不过的事。只要想象一条水平的直线与一条垂直的直线相交,把交点称为零点,现在就有了四条从零点出发的射线,共同构成一个直角,就可以把这些直线与四种数字等价起来。

向右的那条直线可以标注为正实数,向左的可以标注为负实数,这样水平线就是实数轴。同理,垂直线就可以作为虚数轴。

……

复数的实际意义何在呢?许多熟悉的度量都涉及到标量,它们只有大小之分,那就只需要正或负的实数就够了。

但是还存在着既有大小又有方向的矢量,比如速度、力、加速度等,那在数学处理中就必须用到复数了。

所以“拿出-1平方根支粉笔”是不可能的,因为那只是标量,只需要使用实数就行。

但是比如说如何从课堂走到校园某处,光用标量说“走200码”肯定不行,得说“向东北走200码”,用数学表示即为“走100√2 ̄+100√2 ̄ i 码”,与日常说法是等同的。

家园 这个是中学里教的。。。

但是还是感觉不爽。。。

家园 您被阿西莫夫

那厮给忽悠了。

要表示方向更本用不着发明复数,直接用向量不就行了。用复数表示矢量还要受到维数限制,又难以推广。

复数本来就是解三次方程时带来的。

家园 关于复数,我个人很喜欢这种导出方式

上帝说:Let there be light, so there was light

Maxwell说:Let there be Maxwell equations, so there was light

现代物理学家说:Let there be local U(1) symmetry, so there was light

数学家说:我要非平凡可交换含幺巴拿赫代数,于是就有了复数

家园 恩,同意您的这个说法

也就是说,同一个概念,在不同的阶段可以理解成不尽相同的含义。而产生这个现象的原因是因为接受这个概念的人的理解能力的不同。

家园 无线电系的人说

要有频域变换,于是,什么恶心玩意儿都出来了。。

家园 我看到虚数最妙的解释

你站在原点上,假设前面是+,后面是-,每步幅度是1。

向前5步,再向前2步,就是向前7步——(+5)+(+2)=+7,很好,等式成立。

向后5步,再向后2步,就是向后7步——(-5)+(-2)=-7,很好,等式也成立。

且慢,如果向前5步,向后转,再向前2步怎么办?

很简单——(+5)+(-1)*(+2)=+3——开步走是加法,转向就是乘法,-1的意思就是向后转。

两次转向,就是两次乘法——向后转=向右转*向右转——向右转的平方就是-1,所以“向右转”就是-1的平方根,就是虚数i。

同理,向左转就是-i。

所以“i不是什么虚无缥缈的虚数,只不过是向右转而已”——我当时六年级,但是已经明白了。

家园 这就是复数的平面几何解释

实数对应直线上的点,复数对应平面上的点,要是没记错的话,这个解释应该是罗素提出来的(记得不太准确了,哪位补充一下)。

家园 数学本身就是逻辑学的一部分?

楼主有些概念过度泛化了。

真正的大师,是把复杂的东西简单化,而非故弄玄虚,白居易的诗要将给老妪听。负数乃至虚数的概念,也完全可以教给孩子。

Hilbert曾经说过,哥廷根的小学生都懂得四维时空,但只有Einstein创立了相对论。好的数学不仅仅是抽象的,也是现实的。

人都是以自己已有的知识体系为基础而试图理解世界的,不同的经历和教育背景构成了楼主所说的智慧平台,但我相信不存在什么不可思议的事情,也没有什么不可妄推的圣境。

现在的一个普通工科大学生所了解的知识,都远远超过阿基米德这个古代文明的圣人,而牛顿,高斯,黎曼乃至爱因斯坦,他们中的任何一个如果没有诞生或者夭折,都可能会延缓人类文明的进程,但是,也绝不可能使之停滞。

人类文明是个整体,从局部看,其兴也忽焉,但从全局看,上升趋势是毫无疑问的。

一家之言

家园 俺对复数的解释。

  一条大路,你在路上走,就是实数,走歪了掉进路边老萨挖的坑里就是复数。

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