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数学中的单子(Monad0是什么?

2012-11-23 07:35 218 查看
大约在十六世纪后期,大数学家莱布尼兹(Leibniz)杜撰出单子这个词汇,意思是“non-composite,immaterial,
soul-like entities”(不可合成、想象中的一种精神般的“实体”),很抽象费解。但是,用在非标准微积分里面却是很容易定义的对象:实数r的单子定义如下:

Monad(r) = {x┃x∈*R∧ x≈r}
这里,符号“≈”表示无限接近的意思,而符号“∧”代表逻辑连接符“And”。由此可见,单子的超实数系*R里面的一种极微小的“集合”,在标准实数系R里面根本看不见它们的“形体”,此时,单子就退化为一个”几何点“。
单子有什么特性呢?很明显,两个单子不能”相交“,一旦有实体接触(交集不为空集)就会立即重合在一起(想一想,为什么?)。设想,一个物理”质点“在做直线运动,我们不妨把物理”质点“想象为是一个数学”单子“。当这个单子运动到某一点时,会发生一种”瞬间跳动“,极为迅速地跳跃到这个固定点。然后,又在同一瞬间,突然”跳动“一下,离开这个位置。运动中的物理质点,在同一个瞬间,既在某一点,又不在某一点。对于小学生是容易理解的。
由此,我们容易想象二维单子,三维单子的形象。在物理容器中,容易想象充满单子的景象。三维单子一旦发生实体碰撞,就会立即“湮灭”,两者”合二而一“。于是,就要计算瞬时位移∆s与瞬间时间间隔∆t之比,即∆s/∆t,然后取其标准部分即可,也就是说,st(∆s/∆t)。
有人似乎认为,非标准微积分要替代标准微积分。我们说不对。因为,在证明任何有限超实数存在唯一的标准部分时,我们用到了实数系的”完备性“。如果没有标准分析也就不会有非标准分析,两者都是物理“连续统”的数学模型,缺一不可。现模型理论已经证明:一个一阶逻辑命题在*R中成立的充分必要条件是其在标准实数系R里面也成立。我们搞超实数系*R,不是想用*R来否定标准实数系,而是相辅相成。
有人也许会说,在我们国内有几十万数学教师,有谁懂得这一套?明天下午,有一位上海老朋友来看我。我们准备聊聊网上”课堂“的未来前景。此刻,我想起一件事情:赶快登录乌托邦(不是乌托)网站,演示网上”课堂“,看看非标准微积分应该怎么具体教法。非标准微积分并不难学习,甚至”一点就破“。到时候,你上网学学不就行了吗?且听下回分解也。
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