← 本书首页目录下载 PDF德麦国际专著第 107 号

第三编 一固层之一:E 固化——账本不动,形与算在争

本编收二十一例(闸前二十五例,补跑记录挡下四例)。它们的共同点:一致性这本账在整个过程中一动没动,双方都拿它当共同裁判;争的是形与算——同一批对象,一边能画出来,一边能算出来,而两套说法之间没有现成的翻译。

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按第 4.5 节的预测,E 固化产单位可被证定理的过程。第八编真跑一读数(闸后)21/21=1.000。这个数不得被当作证据——预测是析取式,且补跑记录第五节已查出:拿掉四个原本命中的例子而命中率纹丝不动,说明这个检验对本族没有分辨力。

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本编分两族:产过程的五例,产单位的十六例。

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第 8 章不是一个案例,是一个边界讨论——它处理被闸挡下的那四例,说明闸为什么必要,以及它逼出的那条区分。

第 8 章 附论:被闸挡下的那四例,与「过程」的两种

8.1 为什么这一章在这里

本编原有一章讲解析几何,作为 E 固化型产过程的标本,也是第二版导论第 7.1 节的动机例。

补跑记录把它挡在了池外。 闸(附录三第 5 问)问:它是一个概念(一类东西的名目),还是一种做法(方法)?解析几何是一个领域的名字与一套做数学的方式,不是一类东西的名目。同时被挡下的还有埃尔朗根纲领、函数域数域平行处理、以及单纯形法那一组。

四例被挡下的方式是一致的,而这一致性比四例本身值钱,因此本编把原来的第 8 章改为这一章。

8.2 四例的共同点:不进账本

判为它是什么
解析几何方法一个领域的名字,一套做数学的方式
埃尔朗根纲领方法一个纲领,规定「怎样组织几何」
函数域数域平行处理方法一套类比的做法
单纯形法/牛顿法/高斯消元方法求解程序

共同点:你可以用它们证定理,你不能对它们证定理。

对照本编剩下的五例:傅里叶变换有反演定理与 Plancherel 定理;拉普拉斯变换有存在域与卷积定理;生成函数在形式幂级数环上有自己的性质;勒贝格积分有收敛定理;谱序列有收敛性与退化判据。五例全部是可以被证定理的对象。

8.3 闸逼出的那条区分

「过程」有两种:本身成为研究对象的过程(进账本,是概念),与做数学的方式(不进账本,是方法)。
一固层产的是前者。后者不属于本书的题域(第一版第 33.9 节已把方法的发生列为本书不解释的三类之一)。

这条区分是闸逼出来的,第二版正文原来没有——第 4.5 节的三型产物表把「过程」当作一个单一的产物类型,而它其实是两个。第 4.5 节已按补跑记录第四节的要求加了限定。

8.4 那么解析几何是什么

本书的回答是:它不是一个概念,因此不属于三层中的任何一层。 它与「公理化方法」「构造性方法」同类——第一版第 30.6 节其一正是以这个理由排除了公理化方法。

但它与半群不同格这件事仍然成立,只是它不再能充当分层的动机例:它说明的是候选池里混进了一个不该在的东西,而不是概念需要分层。 导论第 7.1 节已按此改写,动机例换为勒贝格积分。

一处须记的诚实:解析几何的重要性并不因为它出了池而减少。出池的意思是本书管不着它,不是它不值钱。 本书不解释领域的发生、方法的发生、记号的发生——三类各自需要另一本书。

8.5 本章最弱处

其一,「能不能对它证定理」这条判据本身需要一道边界。 有人可以对「解析几何」证元数学层面的定理(如坐标化的表达力)。本书的判据是在本领域内部能否对它证定理——傅里叶变换在分析内部有定理,解析几何在几何内部没有关于「解析几何」的定理。这条限定是本章补的,未经检验。

其二,四例是本书自己判的。 判负条款已在补跑记录第七节写死:由不知道本书结论的人先过闸再挑一个池,重合度 < 0.50 则第三、四编须重写。


第 9 章 产过程的一族:可被证定理的那五例

(1730—1946,五例合章)

闸前本章是九例合章。挡下四例之后剩五例,合章的理由不变:它们的六要件表在「固化维」「不可互译的性质」「产物型」三格上完全同型。

9.1 五例的表(摘要)

在争的两家Z(过程)固化维核验
生成函数(1730—)形:数列的排布|算:级数运算把组合问题译成级数问题的过程计不动:收敛与形式运算的账双方共用
拉普拉斯变换(1785—)形:函数的图像|算:积分变换的程序把常微分与初值问题译成代数问题的过程计不动
傅里叶变换(1822—)同上把微分问题译成代数问题的过程计不动:收敛的账双方共用
勒贝格积分(1902)形:函数值域的分层|算:取极限与逐项交换的程序一条新的积分过程计不动:测度这本账是裁判,见 9.3
谱序列(1946)形:滤过的分层结构|算:逐页取同调的程序一条计算过程计不动:上同调的账是裁判

五例的共同核验:每一例的 Z 都有关于它自身的定理(反演、Plancherel、卷积、收敛、退化判据),故过得了闸。

9.2 勒贝格积分:本族的标本,也是导论的新动机例

第一版第 30.6 节排除勒贝格积分,同时记了一处紧张:为什么概率=测度判二阶,而勒贝格积分判一阶?

第二版的回答是干净的:

· 概率=测度推翻了一条共有前提(概率是情形之比)——三活。

· 勒贝格积分没有推翻任何前提。它把积分的定义从分割定义域改成分割值域,而「积分是什么」这个问题的账(测度)在整个过程中是裁判——事实上 Lebesgue 是先有测度、后有积分。

两者的分界不在重要性,也不在时间,在有没有一条前提被推翻

它同时是导论第 7.1 节改写后的动机例。 理由有三:它过得了闸(有关于它的收敛定理);它与半群同格同样荒谬(一个是把积分重新定义并因此使一整套收敛定理成为可能,一个是从群里删两条公理);而它在第一版里恰恰被判为一阶、与半群同格。换例之后,第 7.1 节的论证一字不改仍然成立。

9.3 产过程这一族的共同形状

五例读下来,形状一致:

两家各有一套自足的说法,且各有对方处理不了的问题;架通之后,两边的问题可以互相搬运,而账本一动没动。

由此得一条可观察的推论:产过程的一固层,其价值随两边各自积累的存量增长而增长。 傅里叶变换在 1822 年的价值,远小于它在有了泛函分析与信号理论之后的价值——不是它变了,是两边的存量厚了。

本推论未做检验,写在此处供后续。

9.4 本章最弱处

其一,闸前本章记过一次对本书有利的判法(把单纯形法、牛顿法、高斯消元归入一固层,而按纪律四本应判二固)。闸已把它们挡下,这一处有利判法随之作废——这是全书唯一一次由后续检验替本书还上的一笔有利判法的账。

其二,五例的时间跨度超过两百年,而合章预设它们同型。同型的证据只有六要件表的三格一致,没有独立证据。

其三,谱序列的归属可疑。 它是一条计算过程,还是一个对象(一族带微分的分次模)?若判为对象,它应移入产单位那一族。按纪律四(可两判取对本书不利的一判),本应判为对象移出本族——本处未这样做,理由是它的用法(用来算,而不是被算)更近过程。记为一次有利判法。


第 10 章 产单位的一族:抽公理

(1893—1963,十六例合章)

10.1 这一族的形状

十六例:拓扑空间、度量空间、巴拿赫空间、抽象群公理、环、域、模、格、布尔代数、一致空间、赋值论、导出范畴、同调群、基本群、以及若干同型者。

共同形状:若干个已知的具体实例,各自有自己的显露方式(形)与自己的操作程序(算),两者之间不相容——一个群里的运算与一个拓扑空间里的运算不是同一回事,一条群同态与一个连续映射不可互译。抽出它们的公共部分,得到一个新单位。

固化维是计:集合论的账在整个过程中不动,且它是裁判——一个抽象结构合不合法,看它在集合论里造不造得出来。

10.2 为什么是碰撞而不是单纯的概括

一个自然的反驳:抽公理只是把若干实例的公共部分写下来,哪有什么碰撞?

回答:碰撞在「哪些是公共的」这个判断上。

抽象群的定义(Cayley 1854)在四十年里无人使用(第一版第 21.6 节),原因是当时只有置换群一个实例——一个实例抽不出公共部分,因为没有对照。到 1890 年代,矩阵群、变换群、数论中的类群都在了,而它们的显露方式(形)完全不同:置换是排列,矩阵是方块,变换是几何操作。正是这些形之间的不相容,逼出了「只看运算、不看载体」这个决定。

于是这一族有一个可查的时序预测:

抽公理型的一固层,必然发生在同一形状有三个以上互不相似的实例之后。

核对:抽象群(1854 提出、1893 通行,中间等的正是实例)、巴拿赫空间(Lᵖ、连续函数空间、序列空间三族到齐后)、拓扑空间(各种收敛概念到齐后)、格(布尔代数与理想格到齐后)。

这条预测有一个已知的反例候选:范畴(1945)。它在提出时的实例已经很多(群、拓扑空间、模),符合预测;但范畴在第一版判为三活层(第 17 章),不在本族内。若第二版把范畴改判一固,本族的时序预测会多一例;本书不改判——理由是范畴推翻了一条共有前提(数学对象是带结构的集合),符合第 4.4 节的三活判据。

10.3 产物是单位而不是在场者

按第 5 章的三档:新在场者是账本上多一栏,新单位是既有栏内切出或抽出的一块。

抽公理产的是单位:「一个拓扑空间」是一类东西的名字,而这类东西的每一个成员在此前都已经存在。 没有任何新东西被造出来——被造出来的是一个可以一次性证明一批定理的名目。

对照:复数不是这样。1572 年之前没有任何一个复数存在于任何人的账本上。

10.4 这一族与第六编第 30 章的接口

第 30.4 节推论三说:一固层的丰产是穷举的产物,因为一维钉死之后另外两维的组合空间可穷举。

本族十六例是那条推论最直接的证据:它们看上去像一批平行的抽象,其实是同一个固化维(集合论的账)下的枚举。 每一次枚举,就是问一遍「若只保留这几条运算律,剩下的是什么」。

而枚举有一个天然的尽头:当公理的组合被穷举完,这一层就停产。 二十世纪中叶之后,纯粹靠抽公理产出的新单位显著减少,通常被解释为「结构主义的退潮」;按本书的读法,它只是枚举做完了。

这个读法未做检验,且它有一个明显的替代解释(数学家的兴趣转移)。记在此处。

10.5 本章最弱处

其一,「碰撞在哪些是公共的这个判断上」这条辩护,把碰撞放在了一个心理位置上。 第 1.3 节说过,位置指的是回答方式而不是人的判断。若碰撞发生在「判断」里而不在两家的回答里,本族严格说不符合一固层的定义。

本书的处置:把碰撞定位在实例之间形的不相容(置换、矩阵、几何变换互不可互译),而不是数学家的判断。这个处置成立,但它使一固层的「两家在争」变成了「同一家的多个实例互不相似」——这是对第 4.2 节判据的一次拉伸,须记。

其二,本族与二固层的界不干净。 从群删一条公理得半群(二固),从若干实例抽出公理得群(一固)——而抽与删在形式上是同一个动作的两个方向。 本书用「有无不可互译的实例」来分,但当实例只有两个且高度相似时,这条界判不动。

其三,与最近占位者的区分。 最近的占位者是 Corry(2004)关于「结构」概念兴起的研究。他的框架(数学从对象的科学转向结构的科学)解释本族十六例,比本书自然。本书能给的区分只有一条:他解释的是这一族为什么出现,本书解释的是它为什么产单位而不产在场者,以及它为什么在实例到齐之后才发生。第二条有时序证据(10.2 节),第一条没有。