← 本书首页目录下载 PDF德麦国际专著第 107 号

第五编 二固层:1→N

本编收数学工作的九成以上,而全编只有三章、约一万二千字。篇幅与分量不成比例,这是故意的——二固层的每一例都可以用同一句话讲完,讲二十遍不增加任何东西。

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本编要回答的不是「这些是什么」,而是两个别处不问的问题:二固为什么不是坏事,以及它与一固的界在哪里判不动

第 14 章 三种做法

14.1 删条款

从一个已知结构里去掉一条或几条公理,得到一个更一般的结构。

半群(群去掉逆元与单位元)、幺半群、magma(再去掉结合律)、拟群、偏序集(预序去掉反对称)、非交换环、非结合代数、拟度量空间。

判据:新结构的每一个实例,都可以用旧结构的语言描述为「满足其中一部分条件的东西」。半群=有结合律的二元运算,复述完毕,不丢东西。

参战维数:0 或 1。三个位置里没有任何两家给出不相容的回答——删条款不产生分歧,它只是放宽了一条准入。

14.2 换记号

给一个已经在做的操作起一个名字和一套写法。

Cayley 之前的矩阵写法、行列式的各种记号、莱布尼茨的 d 与 ∫、牛顿的点记号、Ricci 的指标约定在成为张量之前的那一段。

判据:把记号展开回它所缩写的东西,所有陈述仍然成立且仍然可说。矩阵方程 AX = B 展开成一组线性方程,一句不丢。

须与一固层的 D 型分清(第 12.2 节):Cayley 1858 给系数方块起名字,是二固;Frobenius 之后矩阵成为一个可以有性质、可被分类的对象,是一固。同一个东西,两个阶段,两层。

14.3 直接推广

把一个已知结果的条件放宽、维数升高、指标推广。

n 维的欧氏几何、多元的中值定理、高维的 Stokes 公式(在微分形式出来之前的各版本)、ℝⁿ 上的各种不等式、p 从 2 推到一般的 Lᵖ 不等式(不含 Lᵖ 空间本身——那是一固)。

判据:推广的每一步都在同一条推理路线上,没有任何位置需要给出新的回答。

14.4 三种做法的共同签名

其一,无一致拒绝,也无两家争执。 二固层的产物出生时,没有人说它不该存在,也没有两家为它吵架。

其二,不需要外来签字。 它一造出来就在既有的一致性体系里。

其三,可复述。 用它出生那一刻的现成概念,两三个组合就能复述完毕。

注意第三条已经不能单用。第 9.2 节撤掉了第一版把「可复述」当唯一判据的做法——一固层的产物也常常可复述,因为它就在固化那一家的账本内部。可复述是二固的必要条件,不是充分条件。 充分条件要加第一条:没有两家给出不相容的回答。


第 15 章 二固不是坏事

15.1 三条理由

其一,九成以上的数学工作在这一层,且理应如此。 一个每天都在开新栏的学科不可能积累任何东西。数学之所以是人类知识里最稳固的部分,正因为它绝大多数时候在做二固层的工作:推广、整理、换记号、放宽条件。

其二,它是上两层的材料仓库。 三活层的断裂是一阶工作做到极限的产物——Bombelli 的困境出现,是因为三次方程的解法被做到了尽头;Kummer 的失效出现,是因为分圆整数的算术被做到了 n = 23。没有二固层的穷举,断裂根本不会出现。

其三,它造签字工具。 第一版第 28.5 节核对过八例,无一例外:签字工具全是低层的产物——有序对、子集、公理系统、图册、对偶空间。没有那些工具,三活层出生了也签不了字,只能像莱布尼茨的无穷小那样悬着三百年。

15.2 一条由三层得出的教育推论

第一版第 42.1 节说:教科书从签字之后讲起,于是学生从未见过「不该存在」那一站。

第二版可以说得更准:教科书几乎全部教在二固层与一固层。

· 中小学与大学低年级:删条款、推广、换记号,加上一固层的成熟单位(连续、可微、可积、一致收敛)。

· 研究生阶段:一固层为主,抽公理那一族是主菜。

· 三活层几乎从不教——它出现在教科书里时,已经是签字后的定义(复数是实数的有序对、概率是测度空间、群是四条公理)。

于是学生卡住的位置是可预测的:他手里拿的是签字之后的定义,而他心里的账本还是签字之前的那一本。 负数、复数、极限、无穷——四个经典卡点,恰好是四次三活。

这条推论是描述性的,未做任何检验。 它的可检验形式是一条教学预言(若在教学中先呈现断裂状态、再呈现签字后的定义,卡点应当减少),本书没有做这个实验。第一版记过这一处,第二版仍然记着。

15.3 与「创新度」这个说法的最后一次划界

本书用参战维数分三层,而不用「创新度」。第 6.2 节给过两条理由,此处补第三条,它只有到本编才说得清:

若把三层写成创新度的三个刻度,二固层就成了「创新度最低」的一层,而这是错的。 二固层不是低强度的创新,它是另一种东西——它不产出任何原来没有的东西,它把已有的东西整理、放宽、换名。而这件事的价值不在于它有多新,在于它使上两层成为可能。

三层是三种不同的东西,不是同一种东西的三个强度(第 4.6 节已从另一条路得出同一结论:三件承重物只在三活层有意义)。用分数写,这个结论就被抹掉了。


第 16 章 一固与二固的界,在哪里判不动

16.1 界的正式判据

第 6.3 节的判别程序第二步:两家的回答是否不相容且不可互译。 是 → 一固;否 → 二固。

这条判据在两端清楚:解析几何两端都清楚(形与算各有对方处理不了的问题,第 8.2 节给了证据);半群两端都清楚(没有任何两家在争)。

判不动的是中间。

16.2 三处判不动的地方

其一,抽与删是同一动作的两个方向。 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)。第 10.5 节已记:当实例只有两个且高度相似时,这条界判不动。

其二,算法型的产物。 第 9.5 节记过一次有利判法:单纯形法、牛顿法、高斯消元被归入一固层(产过程),而它们很可能是二固——「给一个已知问题一条算法」与「架通两个不可互译的传统」不是一回事。按纪律四本应判二固,本书没有这样做。 此处再记一次,并写死判负条款:

独立编码者重判这三例(不告知本书结论)。若判为二固,则第三编产过程一族由九例降为六例,且第八编真跑一的 E 型分母改为二十二例。

其三,同一个东西的两个阶段。 矩阵在 Cayley 那里是二固(换记号),在 Frobenius 之后是一固(成为在场者)。分层判的是事件,不是名词。 这条纪律必须写死,否则「矩阵属于哪一层」这个问题永远吵不完——它不属于任何一层,属于哪一层的是它的某一次变动

16.3 这条界的一处结构性弱点

一固的判据是「有两家不相容」,而不相容的判定要靠史料里找得到分歧

找得到分歧的,多半是当时争得凶的;争得不凶的,史料不留痕。于是这条界有一个方向明确的偏差:它会把安静发生的一固层碰撞判成二固。

第一版第 4.9 节记过同型的偏差(拒绝没有留下记录的对象,本书找不到)。两处偏差方向相同,且第二版没有办法消除它。

16.4 本编结算

状态
二固三种做法(删条款/换记号/直接推广)判据清楚,两端可判
「可复述」降为必要非充分条件第 9.2 节撤掉第一版的用法,本编确认
二固不是坏事的三条理由其三(造签字工具)有第一版八例核对支持
教育推论(教科书几乎全在二固与一固层)描述性,未检验
与「创新度」的第三条划界由第 4.6 节独立得出同一结论
一固/二固界的三处判不动其二已写死判负条款留独立编码者
界的结构性偏差安静发生的一固会被判成二固,方向明确,无法消除