想到一個好主意,能否將數(shù)學(xué)的各個領(lǐng)域的知識串起來,通過一些簡單應(yīng)用場景。
維度
維度在很多地方出現(xiàn),基本的是向量空間,接下來是函數(shù)空間,然后是代數(shù)構(gòu)造里面的張量代數(shù),多項式代數(shù),還有拓展的微分流形,抽象流形,群的層級結(jié)構(gòu),分次代數(shù)結(jié)構(gòu)。這里面有個問題,維度和次數(shù)是不是一樣的,維度的代數(shù)性質(zhì),加法,乘法。整體上構(gòu)成了一種計數(shù),分類性質(zhì)。所以,遇見所有的涉及計數(shù)和分類的問題,自然的考慮維度構(gòu)造。
連續(xù)
如果說維度本質(zhì)上是離散性質(zhì),那么連續(xù)是非常經(jīng)典的構(gòu)造。最初就是微積分,然后是拓?fù)洌€有曲線,曲面,流形,以及抽象代數(shù)結(jié)構(gòu)的完備化與拓?fù)錁?gòu)造。這里的問題可能就是連續(xù)的分類問題,一種是拓?fù)涞暮脡?,這也是連續(xù)性的基礎(chǔ),一種是邊界問題,畢竟連續(xù)的東西如果無窮大就沒什么意義了。整體上構(gòu)成一種現(xiàn)實的近似,畢竟現(xiàn)實中的事物一般都是平滑過渡的,因此應(yīng)用也是非常廣的。
微分方程
側(cè)重于應(yīng)用,物理方程,化學(xué)方程,許許多多的自然規(guī)律都可以通過微分方程近似,也是非常重要的構(gòu)造。最初是單變量的常微分方程,然后是多變量的偏微分方程,還有從線性方程到非線性方程,這些方程也自然的定義出了函數(shù)類,滿足某種微分方程的函數(shù)集合。其中的問題可能是求解辦法,或者僅僅是解的表示方法,整體上表現(xiàn)一種事物連續(xù)變化的性質(zhì),幾乎所有的自然現(xiàn)象都可以用它來建模。
概率
對不完備信息的處理,應(yīng)用于各種困難問題,決策,規(guī)劃,預(yù)測,探索。這種構(gòu)造是在雜亂信息中尋求有價值的規(guī)律,信息越豐富,規(guī)律就越可靠。如果遇見非常困難的問題,使用它準(zhǔn)沒錯,可以多提供一些信息,或者多一些合理猜測。整體上是對未知事物的一種近似,所以面對未知的事物,放心使用。
組合
對規(guī)律的簡化,組合數(shù)學(xué)主要關(guān)注于如何確定行為的可能組合數(shù)目,本質(zhì)上就是如何根據(jù)限制條件,簡化搜索空間,所以和概率經(jīng)常結(jié)合使用,構(gòu)成了古典概率的內(nèi)容。還有就是算法,畢竟簡化搜索就是提升效率。
邏輯
邏輯是科學(xué)的堅實基礎(chǔ),關(guān)注于如何從假設(shè)抵達結(jié)論,所有的數(shù)學(xué)內(nèi)容都是在邏輯的框架下展開的。邏輯表現(xiàn)在推理的合理性,結(jié)果的可靠性,推理系統(tǒng)的完備性,看起來不知如何使用,但是確實保證了操作的合規(guī),就像程序一樣,無論怎樣操作,都不會導(dǎo)致崩潰。所以,還是非常重要的。建設(shè)完成之后,反而是意識不到了。
映射
映射是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的典型特征,將一個領(lǐng)域的知識直接投射過來,形成新的知識,提出新的問題。這里面的內(nèi)容太豐富了,比如將幾何中的坐標(biāo)系投射到函數(shù)空間中,獲得函數(shù)坐標(biāo)系,這就是正交函數(shù)系的概念,比如將代數(shù)中的群,模,域建立在幾何空間中,獲得幾何體的群,模,域,這就是同調(diào)代數(shù)手段,比如將幾何中的點,線,面,交點等概念應(yīng)用到函數(shù)方程組構(gòu)成的解空間中,獲得解集,公共解集,零點集,這就是代數(shù)幾何的手段。還有將群運算應(yīng)用于幾何變換中,這就是群表示的內(nèi)容。所有的這些都是非常新的觀點,放在古典數(shù)學(xué)中,每一個都將被質(zhì)疑數(shù)十年,然后不得不接受,現(xiàn)在變成了非常自然的想法。
抽象映射
這是真正的前沿,脫離了想象力的極限,通過商結(jié)構(gòu)構(gòu)建相等,或者相似的對象,通過映射結(jié)構(gòu)建立對象的特征量,通過特征量的變換獲得對象的變換,雖然一切都無法想象,但是,可以在邏輯上建立合理的代數(shù)運算體系。這才是純粹數(shù)學(xué),一個不可實見的東西,僅能從感覺上把握。范疇語言是打開這扇大門的鑰匙。不過,這些東西過于抽象,是缺乏了實體的規(guī)則演繹,即使是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的人大概率也是不感興趣的。只是,要解決一些有實體意義的問題,總會面對這樣的數(shù)學(xué)怪物,比如選擇公理,烏雷松引理,不可理解但是非常強大。
插曲
想起了不久之前看到的可描述問題層級,所有的數(shù)學(xué)問題可以按照描述的復(fù)雜度劃分,有限描述問題,一階語言可描述問題,二階語言可描述問題,...n階語言可描述問題,現(xiàn)在的數(shù)學(xué)問題,大部分是有限描述問題,或者一階語言可描述問題,一部分是二階語言可描述問題,后面的幾乎沒有。所以,數(shù)學(xué)的終點深不可及。假如每一個問題都可以附加一個背景,作為現(xiàn)實意義,那么意義結(jié)構(gòu)的終點也是深不可及。面對這樣的不可達的現(xiàn)實,總會懷疑學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的意義所在,如果目的是掌握所有,那必然不可能實現(xiàn),即使目的是了解所有,也是不可能的,從基本規(guī)律上了解所有,其實也是不可能的。所以,學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)懷有的任何終極目的其實都是無意義的,只是在眼界狹隘的時候意識不到罷了。那么留下來的就只能是有限目的,解決某一個問題,學(xué)會某一種方法,獲得某種榮譽,得到人們的崇拜,或者過程論,只是樂在其中。若能樂在其中,不為其他所動,無疑是極大的精神享受。