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解方程与道可道

(2023-12-24 13:16:33)
标签:

文化

哲学思想

老子

道德经

strongart

分类: Strongart之思想随笔
  黑格尔认为中国只有半个哲学家,那就是老子,可能是因为老子的道学和他的辩证法(变戏法)有点像,下面Strongart教授简单给同学们讲一下“道可道,非常道”的道理。



  老子《道德经》的开头是:道可道,非常道,后来还有半句:名可名,非常名。它们到底是什么意思呢?大概就是说复杂的问题是可以求解的,但不是用平常的方法来求解,这样的解是可以被表达的,但不是用平常的方法来表达(需要创造新的符号或者术语 )。



  比如说,我们解一元一次方程,基本上有程序化的处理方法:未知数放一边,常数放一边,最后再把系数除掉,结果有且只有一个解(系数为0就不是一元一次方程了),这就是常道。但这样的方法处理一元二次方程就不够了,哪怕是没有一次项的简单情况,比如化简到最后是:x^2=2,怎么办呢?有的同学会说:x=±√2. 如果你对小学生这么讲,小学生没见过√2,会问你:√2是什么意思?然后你说这表示它的平方是2,结果小学生笑而不语,心想:你小子就是造个符号糊弄我吧。



  其实,这里确实是造了个符号,但不是为了糊弄谁,而是在原本的框架下无法精确表达:√2不是有理数,最多只能近似表示为1.414…. 这里造个符号是很有价值的,它不仅可以处理这个问题,还可以求解一般形式的一元二次方程:ax^2+bx+c = 0(a≠0)有解x=(-b±√Δ)/2a,其中Δ = b^2-4ac叫做方程的判别式。当Δ<0时,方程没有实根,必须再造个虚数单位i=√-1,才能保证它有两个复根。更一般地,有所谓的代数基本定理,复数域的任何n次方程都有n个复根,解的存在唯一性!



  同学们可能知道,五次或者更高次的方程,其一般形式没有代数求根公式。如果在理论上有兴趣,还是可以生造符号来处理的,但数学家可能觉得太麻烦了,既然解的存在唯一性已经解决,那就考虑它的定性性质吧,能确定根的范围与特点就够了。如果是科学生产中需要求解,可以用计算机求数值解,其实对于有三四次方程,求根公式比较繁琐,通常也是求数值解的。



  更有甚者,微分方程也是类似的思路,能简单求解的就尽量求解,对于没有明确表达式的解,找几个基本常用的作为典型,就是直接方程本身来定义,一般叫做特殊函数(贝塞尔函数,勒让德函数等’),其他形式的方程尽量凑上去。接下来,数学家主要研究解的存在唯一性以及一些定性性质,科学生产有需要就上计算机求数值解。



  综上所述,每一次问题的转化,都是所谓的“非常道”,每次新符号的创造,也都体现了所谓的“非常名”。其实,这也只是一个同义反复,如果能够用简单的方法解出来,那就不能叫做复杂的问题了,结果就是复杂的问题不能用简单的方法来求解,而对于暂时解不出来的问题,自然是暂时不用去考虑它,因此所考虑的问题都是可以被求解的。



  最后,有的同学可能会问:老子应该不会解方程吧,怎么会想到这么多的呢?估计他老人家应该会下点围棋,只要对这类复杂性游戏有点经验,基本上都会有类似的感悟,只是有些人不像老子说得那么漂亮而已。

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