← 本书首页目录下载 PDF德麦国际专著第 107 号

第七编 边界与反例

三层分完之后,最要紧的一编是这一编。一个只能给成功案例分层的装置不值钱——成功案例总能被事后归进某一层。本编收三类:不该被算进任何一层的失败、出生了却没被签字的、以及三层之间判不动的悬案。

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第一版第六编的三章移入并重判。重判改动了三例,其中两例是第一版明确记为悬案或勉强的(Hamilton 三元组、希尔伯特空间),一例是第一版记为「判不干净、不计入」的(层)。三例的重判结果都对本书有利,因此三例各自写死了一条留给独立编码者的判负条款——有利的重判必须比不利的重判受更严的检验。

第 17 章 假三活:三家不齐,与三家不争

17.1 两种失败,第一版只有一种

第一版第 31 章筛掉候选用的是一条规矩:三家不得有空位(三家不齐)。第二版把它劈成两种,因为第 4 章的三态判据(在争/固化/缺席)使它们分得开:

其一,三家不齐——某一位置缺席:在争论中根本不出现,也不因此拒绝什么。案例作废,不属任何层。

其二,三家不争——三个位置都在场,但没有任何两家给出不相容的回答。这不是失败,这是二固层(第 14.4 节)。

第一版把两者混为一谈,于是把一批二固层的东西和一批真失败一起扔进了「假二阶」。

17.2 Hamilton 的三元组:第一版判失败,第二版改判一固层

第一版的判定(第 31.2 节):形(复平面)、算(构造尝试)、计(模相乘)三家都在场,但三家不在争——形与算与计合作无间地一起找一个东西,而那个东西不存在。第一版由此判为「无断裂」,归入假二阶,并记明这是十九例中最勉强的一例的邻居。

第二版的重判:三家不争,而其中计(模相乘、范数可乘性)恰恰是被双方共同援引的裁判——Hamilton 把它当作不可放弃的约束,一切构造尝试都拿它来检验。按第 4.2 节的三态判据,计是固化维

而形(数被显示为平面上的点,因而三维的数应被显示为空间中的点)与算(三分量乘法的构造程序)在争吗?

在争,而且不可互译:形要求的是「与空间中的点一一对应」,算要求的是「乘法封闭且可逆」,两者在三分量上不能同时满足——这一点由 Euler 四平方恒等式的缺口(三平方和无保范数乘法律)保证。

因此 1830—1843 那十年是 E 固化型的一固层碰撞,产物应当是单位或过程。

而它产出了什么?什么也没有产出。 十年无果。

这正是本章要的东西:一固层也会退回,而它的退回形态在第 13.1 节已经列过——有位而不出火。此处是它最纯粹的标本,且退回的原因可以指认:两家的不相容是结构性的(三分量上无解),不是尚未架通。

1843 年发生的事,按第二版的读法,是 Hamilton 解冻了固化维——他没有放弃模相乘(那是裁判),他放弃的是交换律,而交换律属于计的另一条款。固化维被动了一条款,一固层就升为三活层,产出四元数这个新在场者。

这是三层之间升降的第一个可查标本,接第六编第 30 章。

判负条款(因本次重判对本书有利,须加严)

独立编码者判定 1830—1843 这十年:是(甲)一固层碰撞退回,还是(乙)根本没有碰撞。若判为乙,本节撤回,Hamilton 三元组回到第一版的「三家不争、无断裂」。

17.3 莱布尼茨的无穷小:判定不变

第一版第 31.3 节的判定:算在场且极强,形不在场(数轴上没有位置留给一个比一切正数都小的正数),计在场且拒绝。

按第二版的三态判据复核:形是缺席还是固化

是缺席。 判据是:固化的那一位,它的账被双方当作共同的裁判。而在无穷小的争论里,没有任何一方拿「能否被显示」当作裁判——莱布尼茨一派根本不接受这条要求,Berkeley 一派也不是靠它反驳的(他反驳的是逻辑上的自相矛盾,那是计的语言)。

因此形是缺席,三家不齐,判定不变:案例作废,不属任何层。 它在 1961 年成为三活层(第一版第 13 章),那是另一次事件。

17.4 弗雷格的概念外延:判定不变

第一版第 31.4 节:三家齐,而材料(罗素悖论)来自外部,是专门为推翻而造的,因而丧失不可退回性。

第二版复核:三层的分界靠「有无共有前提被推翻」。弗雷格这一例,前提(概念的外延是一个对象)确实被推翻了——但推翻它的材料来自三家之外。

于是它落在一个第一版没有专门命名的位置:有推翻、而材料不合格。 按材料来源规则,它不构成三活;按有推翻,它不是一固。

第二版的处置:单列为废格——不属三层,与三家不齐并列为第二种作废。理由:三层的分界预设了推翻是由合格材料造成的;由不合格材料造成的推翻,取消的是一条路,不开任何栏(第一版第 31.4 节:悖论不开栏,十九例无一例外)。

17.5 本章结算

第一版第二版依据
Hamilton 三元组假二阶(三家不争)一固层碰撞退回,1843 升三活计是固化维;两家不相容且结构性无解
莱布尼茨无穷小三家不齐不变(形缺席,非固化)无人拿可显示性当裁判
弗雷格概念外延假二阶(材料外部)废格(第二种作废)有推翻而材料不合格

第 18 章 出生了却没被签字

18.1 三活层的三例:判定不变

第一版第 32 章的三例,第二版复核后判定不变,此处只记复核结果:

Grassmann 扩延论(1844)——形不在场,计无从查,等三十年。第二版补一句:它在等的正是向量空间成为一个一固层的成熟单位(Peano 1888 的公理化)。签字工具是低层的产物(第 15.1 节其三),而 1844 年那个工具还不存在。

Kronecker 除子理论(1881)——提出者原则上拒绝签字这个动作。第二版补一句:这是唯一一例由固化维那一侧发出的拒绝——Kronecker 拒绝的正是「用集合论的账给东西发身份证」这件事,而那本账正是当时的固化维。

Brouwer 选择序列(1918—)——签字与对象的本性冲突。判定不变,且它划出的边界不变:本书描述的那条路(逾越—显示—签字)不是唯一的一条,只是主流账本走的那一条。

18.2 一固层的对应形态

一固层也有「造出来了却没被接」的情形,但形态与三活层不同——因为一固层不需要签字(第 4.6 节:它造出的单位或过程本来就在固化那一家的账本内部,一致性不成问题)。

一固层缺的不是签字,是认领

标本一:Cayley 1854 的抽象群定义,四十年无人使用。原因在第 10.2 节已给:一个实例抽不出公共部分,因为没有对照。它缺的是实例,不是一致性。

标本二:Grassmann 的另一半。 他的东西同时缺签字(三活层意义上,没有显示)与认领(一固层意义上,没有实例对照)。第一版把它整个放在「没签字」一栏,第二版指出它跨两层——这也是「分层判的是事件不是名词」(第 16.2 节)的一次应用

18.3 由此得的一条对照

三活层一固层
缺什么会卡住签字(形不在场则计无从查)认领(实例不够则抽不出)
等的是什么一个可显示的对象与一个一致性论证若干个互不相似的实例
时长由谁定被推翻的那一维(E 倒长、D 倒短)实例到齐的速度

这条对照未做检验,样本是三活层三例、一固层两例。


第 19 章 三层之间判不动的三处悬案

第一版第 37.6 节查出三处判不干净的边界案例。第二版用三层重判,三例都判动了——但三例的重判都对本书有利,因此本章的三条判负条款写得比别处严。

19.1 希尔伯特空间:第一版改判一阶,第二版定为一固层 E 固化

第一版的经过:第 5.2 节说它是二阶,而它不在十九例之内——一处自相矛盾。第 30.7 节用五步程序重跑,判为一阶,理由之一是三家时序不齐:形(正交函数系)与算(积分方程)在 1900—1910,而计(量子力学的态与观测量)要到 1925 年之后。

第二版的重判:第一版把「计不在场」读成了缺席。按第 4.2 节的三态判据,它是固化维——集合论与一致性这本账在 1906 年完全在场,且它是裁判:ℓ² 空间合不合法,看它在既有分析框架里造不造得出来(Fischer–Riesz 1907 证明 ℓ² 与 L² 同构,用的正是这本账)。

而形与算在争:正交展开要求的是把函数显示为一列系数,积分方程要求的是一套逐次逼近的求解程序,两者在 1900 年前后不可互译——这正是 Hilbert 那六篇论文要架通的东西。

因此:一固层,E 固化型,产单位。 产物「一个带内积的完备无穷维线性空间」是一个单位,与第三编第 10 章那十六例同族。

这个重判比第一版干净:它不必声称三家不齐(那与 1906 年集合论确实在场的事实相抵),也不必把它塞进「抽公理」(它不是从若干实例抽出的,它是从两家不可互译中架出的)。

判负条款

独立编码者判定 1904—1910 年的计(一致性这本账)是在场为裁判,还是根本不参与。若判为不参与,本节撤回,回到第一版第 30.7 节的一阶判定。

19.2 层(Leray 1946):第一版悬案不计入,第二版定为一固层 E 固化

第一版的经过:第 31.5 节跑完五步程序,第一步(能否复述)判不干净,第二步沉默期只有两三年,第三步三家是否互不相容说不清。判为悬案,不计入十九例也不判一阶。第一版的实际态度是「它更像范畴那一栏开了之后的第一批产物」,但那个态度没有判据支持。

第二版的重判:三层的分界靠「有无共有前提被推翻」。

层推翻了什么吗?候选是「整体由局部决定」——不成立。层论恰恰是把「局部数据何时能拼成整体」这件事变成一个可计算的量(上同调),它没有推翻任何关于局部与整体的规定,它给了一套记账法。

而两家在争:(拓扑空间上的局部数据该被显示成什么——预层是一族集合还是一个函子)与(谱序列的逐页计算程序)。固化维是计:上同调的账在整个过程中是裁判。

因此:一固层,E 固化型,产单位。 与第一版的实际态度一致,现在有了判据。

判负条款

独立编码者判定层是否推翻了某条共有前提。若指认出一条并通过「念给三家听」的验收,本节撤回,层升入三活层,第二编由十九例增为二十例,第八编全部重算。

19.3 椭圆函数的双周期性:第一版判一阶,第二版定为二固层,且它根本不是一个概念

第一版的经过:第 31.6 节判一阶,理由是可复述、无一致拒绝(Legendre 读到后极为兴奋、公开赞誉),并从这一例读出一条界:出人意料 ≠ 开栏。

第二版的重判:按第 6.3 节的判别程序第二步——有没有两家给出不相容的回答?没有。 形(格与基本区域)、算(反演椭圆积分)、计(周期的算术)三家不在争,它们是同一个发现的三个侧面。因此是二固层。

但第二版还要加一句,而这一句比层级重要:

它根本不是一个新概念,它是一条关于既有概念的定理。 椭圆函数是函数,周期是周期——数量从一个变成两个。第一版第 33.9 节说本书不解释定理的发生,而这一例正是被误当作概念收进候选池的一条定理。

因此第二版的处置是移出候选池,不是判为二固。它属于第 33.9 节列的「本书不处理的三类」之一。

这是三例重判中唯一一例对本书不利的——它使中级候选池与二固对照组各少一个可用样本,也说明候选池的入池标准里缺一道闸:先判它是不是一个概念。

19.4 三例重判的总账

第一版第二版对本书
希尔伯特空间一阶(三家不齐)一固层 E 固化,产单位有利(消掉一处勉强)
悬案,不计入一固层 E 固化,产单位有利(悬案变可判)
椭圆函数双周期一阶移出候选池:它是定理不是概念不利(暴露入池标准缺一道闸)

两利一弊,且三条判负条款全部写死。 第 19.3 那一处不利要在第 20 章的欠账清单里单列,因为它指向的是入池标准,而入池标准管着全书的样本。


第 20 章 命题的收口与欠账

20.1 第二版命题的最终形式

数学概念的诞生按参战维数分三层。三个位置全在争、且有一条三家共有的前提被推翻时,账本多一栏(三活层,十九例);一维固化、两维在争、无前提被推翻时,栏内切出或架出一个单位或一条过程(一固层,三十六例);两维以上固化时,只是准入放宽(二固层)。三层不是同一种东西的三个强度,而是三种不同的东西——第一版的三件承重物(共有前提、材料、签字)只在三活层有意义,一固层另有一套机制(固化维来自上一次三活涌现中被签了字的那一维)。

20.2 欠账清单

第一版十四条欠账,第二版偿了两条、新增五条。

第一版已偿的两条

#欠账状态
一阶那一格塞了性质不同的对象第一版第 30.5 节记已偿:劈成一固与二固两层
伸展缺机制第一版第 38 章记已偿:S 固化型二维碰撞,切与加的区别(第 31.3 节)

第一版未偿、第二版仍未偿的十二条(原样带过)

共有前提的事后可得性|样本量太小|装置只覆盖数学内部|若干出生日期不封闭|Z 的宽度|规格执行不一致|单人编码|签字律未设检验|材料来源规则的表述被放松一次|二十世纪案例被纲领叙事占位|每章都有更详尽的史学专著在先|逐家试推是反事实判断。

其中Z 的宽度这一条,第二版把它从两档挪到三档,第 5 章已明写:三档没有解开这个环,它把环挪到了新的位置。

第二版新增的五条

#欠账记在哪
15一固的判据是否定式的,依赖共有前提那一格判得准4.7 其一
16E 型与 S 型的预测过宽,几乎不可能判负;真跑一的信息量集中在 D 型七例4.5、本编各处
17固化维指定可能有误(微分形式)12.6,判负条款已写死
18一固/二固的界会把安静发生的一固判成二固,方向明确,无法消除16.3
19入池标准缺一道闸:先判它是不是一个概念19.3(椭圆函数双周期)

第 19 条是本编查出的,它比其余四条严重:它管着全书的样本。 候选池若混进了定理、方法、记号,分层就是在给不同种类的东西排队。第一版第 33.9 节列过「本书不解释的三类」(定理、方法、记号的发生),而第一版自己就把一条定理收进了候选池。

处置:第八编的下一轮编码,入池前加一道闸——它是一个概念(一类东西的名目),还是一条关于既有概念的陈述? 后者不入池。

20.3 本编三例重判的自查

三例重判两利一弊,且都由本书作者做出。按第一版第 34.5 节的不对称(单人编码判负可信、判正不可信),两处有利的重判(希尔伯特空间、层)属于「判正」那一侧,不可信。 三条判负条款已全部写死,交独立编码者。

而唯一那处不利的重判(椭圆函数双周期)属于「判负」那一侧,可信——并且它查出了第 19 条欠账。这与第一版第 37.10 节的读数一致:本书能给的最好的东西,落在判负那一侧。

20.4 给下一个人的四件(按优先级)

1. 独立编码。 第一版列为第一优先,第二版仍是。不做这一件,三层的全部数字只有二级强度。

2. ~~把 E 型预测改成排他形式并在新候选池上跑~~ 已执行(补跑记录之二):排他式在一个先过闸再挑的新池上跑出 22/24=0.917,两处未命中方向相反;由此写死的第二次改写仍待检验。

3. 执行本编与第四编写死的五条判负条款:Hamilton 三元组、希尔伯特空间、层、微分形式的固化维、单纯形法三例的层级。

4. 给候选池加那道闸(第 19 条欠账),并重跑一遍入池。

第 4 件最省力,第 1 件最贵,第 2 件最值钱。