找到某事物成为某事物的特征(数学结构)

从一个例子开始,耐心一点读懂我的思想,我保证这是一个快乐的旅程。

伽利略有名的对重物落得快的反驳如下:取两重量不等的物体,绑起来。记绑起来之前的重量为A1、A2,速度为B1、B2,绑起来之后的速度为B12。第一,按照重物落得快的理论,B12最大。第二,绑起来之后,速度大的拉小的,速度小的拖大的,因此,B12处于B1与B2之间。矛盾。因此,原理论不成立。

现在,我把重量换成性质A,速度换成性质B,按照上面的逻辑,我可以证明A大则B大永远不成立,不管A、B具体是什么。这肯定有问题。哪里出了问题,重量与速度的什么特殊性质使得上面的论证看起来很有道理?

同成色下,理性市场下,在重量的合理范围内,金子越重总价值越高,或者我说金子越重价格越高。前者对,后者错。那么,什么原因使得这两个表述一个能够运用伽利略的逻辑,而另一个不能?

首先,我们(袁强老师)注意到,性质A可加。也就是A1+A2有意义。
其次,我们(吴金闪、袁强)注意到,AB乘积有意义。
再次,(吴金闪)也是最重要的,AB乘积的总和守恒。

可以验证重量和速度满足以上要求,重量价格也满足,但是重量和总价值不满足后两条。也就是说,在没有动量守恒的前提下,伽利略的逻辑存在着漏洞:快的和慢的合起来肯定速度居中,这一条根本就是日常经验。基于日常经验的逻辑都是没意义的。极端的说,伽利略的论证和相信重物落得快这个日常经验是一个水平的。本质上是动量守恒这个后来的理论结果弥补了这个逻辑上的漏洞。说明一下,这里的动量守恒是指绑成一个整体之前之后的总动量不变,逻辑上的不是时间上的。

现在我们知道了,这三条数学性质是能够如此论证的前提。现在问,这三条就够了吗,有没有反例?我还不知道。我觉得就够了。

跳出这个问题。很多问题的认识和论证,都隐藏了许许多多的逻辑上的假设,断点。问这样的论证对于更一般的系统更一般的性质是否成立,是找到这个系统的特性(特有的数学结构)的一个很好的办法:到底在什么地方用到了什么什么成为什么什么的本质特征。

人生莫大的悲哀在于你问的问题没有人理解。

呵呵。

下面我要带你绕更多的弯。现在我们假设接受伽利略的逻辑(反正加上整体速度的定义——也就是我们说的逻辑上的守恒律,这个论证确实就是正确的),我们来看一看,能得出什么有意思的推论或者说更深刻的矛盾。

注意到,同理我们证明质量越大速度越小也是错的。
于是,我们只能得到,速度与质量无关。进而,我们知道(我们总是假设从同一个地方落下来,初始速度都为零)这意味着加速度也一样。再进一步,这隐含着重力质量等于惯性质量。
这个结论是不对的,重力质量等于惯性质量是由新的物理原理导致的,而不是运动学、动力学的推论。

我们肯定错了。这表明在我们的论证中,我们肯定还有隐含假设,就是重力质量等于惯性质量。现在,我们问,在哪里,我们的论证逻辑用了这样的一个假设?

从另一个角度,如果我们不是在引力场中讨论这个问题,那么有很多现象,确实重量越大速度越小,也就是说,我们的一般结论(速度与重量无关)是错的。那么,哪里,在我们的论证中,我们用了“在引力场中讨论”这个条件了?

这是必须找出来的。

为了发现问题的本质,我们做一个对比:考虑均匀电场中带电粒子的运动。这个时候,作用力的大小由F=EQ决定,其中Q是电荷。下面我来重复这个论证。证明质量越大速度越小是错的。

1、把两个重物绑起来,质量更大,“于是”速度更小。
2、合起来的速度根据加权平均(我们已经知道它成立),速度介于中间。
矛盾。原假设错误。

这显然是错的。因为力学告诉我们结论是对的。错在哪里?原因是:推论1实际上是错的。把两个重物绑起来,其速度不是简单由总重量决定的,还跟电荷总量有关。如果电荷也是两者之和,那么其速度(物理上应该是加速度,不过由于初始速度为零,同一点出发,我们忽略这个差别)确实是居中。因此,2才是对的,没有矛盾。

现在我们终于知道了我们隐含的假设在什么地方了:在我们设的前提中——我们讨论了速度只与重量有关的一个运动中。实际上这个前提很强,已经包含了引力质量等于惯性质量。

也就是说,改良版的伽利略逻辑证明了这么一件事情:在一个速度完全由重量决定的问题中,速度与重量没有关系。其中用到了绑起两个重物的重量是重物重量之和,还用到了两个物体重量乘以速度的总量在绑起前后保持不变。(按照sky的理解,可以更清楚地复述一下这句话如下:前半句重量合起来的重量指的是引力质量,后半句重量乘以速度指的是惯性质量,因此伽利略的逻辑中由于只考虑了一种质量,实际上假设了重力质量等于惯性质量。括号里的部分按照sky的帖子,新加的。谢谢sky。)

那么在什么情形下,速度完全由重量决定呢?在电场中,速度由电荷与质量两者决定。在重力场中,速度也应该由重力荷与质量两个因素决定,除非重力荷与质量是一个东西。

到此,我们的大脑体操,抽象旅行基本上就完结了。我们从这里看到,第一、基于日常经验的逻辑是很危险的,而我们常常会忽略我们在什么地方用了这个基于日常经验的逻辑;第二、把事物抽象、扩大,并与原来的具体事物相比较,有助于揭示事物的特征;第三、一个讨论的前提条件基本上就决定了结果,采取什么样的前提条件,是逻辑推理中最容易被忽略的部分,因此都应该明确写下来;第四、事物的特征结构往往要依靠数学结构来表达。

物理学的主要目标(除了我们这种专门研究物理的),就是告诉你,一个现象主要由哪一些因素决定以及发现这些主要因素的方法。知道了这个,其他的就基本是明确的体力劳动。以后有空,写写量纲分析来体现这一点。

顺便说一下,上面的思辨的目的不是为了证明伽利略有多错,而是做为一个深入思考的例子,而且是站在现在物理学已经发展到这个程度的时候再回去看,再回去思考。

做个实验,欢迎参与

一个盒子里有5个黑球,1个白球。你要随机取出一个球来,不能看,然后猜黑的还是白的,猜对了获得一分。如果你想获得更高分,例如一分就是一百元钱,你猜什么?

如果这样的实验重复12次,你怎么猜,1200次呢?

这是一个非常简单的实验,让大家做的原因是,某一个研究小组做了一个这样的真人实验,得到了我不能理解(make any sense from it)的结果。我想验证一下,又没有这么多钱来做真人实验,只好求助于大家了。

非常感谢。

思考记录,关于决策的神经机制,实验与理论

这是一个非常年轻的领域。

决策,与博弈决策的行为学研究,进而讨论神经机理研究,是解决思维运动规律(这一除了物理学之外,最最重要的科学,目前还没有成为科学的领域)的希望所在。

非博弈决策中,确定性问题、风险、模糊决策,行为表现、神经活动的区域有所不同。那么,博弈决策和非博弈决策的不同呢?决策错误的人和正确的人之间的神经活动的不同呢?符合博弈论假设的理性人(如果通过行为分析找得到的话)和非理性人之间呢?

有很多很多的问题可以问,可以探讨。以后写更详细的。先关注。过两天,把看过的东西整理一下。

思考记录,关于层次结构有向网络

从一个有向网络中识别出层次结构。
从无向边网络数据(获取数据阶段有限制)加上整体的宏观的大致的方向,能不能还原有向网络?

科学研究领域的增长与基金支持的关系,最快或者最有影响或者最什么什么的领域的识别,两种分类号所形成的集团的对应关系。

把pacs代码,基金分类号,或者关键词作为顶点,同一篇文章或者同一份申请,或者教材的同一段(同一句?)作为连接。这个网络可以研究学科门类的发展、形成,找到不同类型和特征的门类,可以讨论关键概念与方法的集合以及这个集合上的层次关系(知识地图),基金支持与门类发展之间的关系。也可以在不同国家之间作对比研究。也可以开展基金项目评价,以及对评阅人的评价。

分类代码做为顶点,研究论文当做边,含有时间序列信息的连接预测问题。

关于科学研究的研究的几个问题

在这个项目中,我们的研究对象某一个学术研究领域在某一段时期内的进展以及这一时期内研发基金对这一领域的投入情况。我们希望讨论下面几个问题以及更一般的探讨讨论这几个问题的一般方法,以期将来能够类似的研究别的领域:第一、领域内研究内容的层次结构与分类,也就是粗粒化图像;第二、将来这个领域研究工作的增长点、热点、可能突破点的预测;第三、研发投入与研究进展的关系、不同组织管理的研发基金表现的评估;第四、研发项目成果评价与立项评阅人评价;第五、从论文中制作这个领域内基本概念之间的联系以及基于这个联系的层次结构,即知识地图。

以物理学为例,我们介绍一下处理方法的基本思路。我们从收集三份数据开始:物理学采用AIP PACS号的论文的部分信息(PACS号、论文唯一编号、作者);中国国家自然科学基金物理学项目的申请书部分信息(包含申请人、申请类别、申请书唯一编号、评阅人最终意见、项目成果);国内物理学主流期刊论文的部分信息(关键词、论文唯一编号、作者)。如果可能的话,其他国家(例如美国)的自然科学基金申请书的部分信息(最主要的是申请类别、申请书唯一编号)也是很有意义的。

利用pacs号(顶点)与论文(边)构建一个网络,或者申请类别(顶点)与申请书(边)构建一个网络,或者关键词(顶点)与论文、教材、专著(边)构建一个网络。这个网络反映了这个领域的基本概念以及概念之间的联系。我们认为大部分研究工作都是建立了概念之间的一种联系。

在这个网络上我们可以寻找集团结构,并在这几个网络的集团结构之间作比较。例如,我们可以比较所有网络上相应集团比例大小随着时间的演化。在这里,找到相应的集团是一个技术问题。不过,简单地来说,pacs或者基金申请类别号本来就已经是有层次结构的。因此,不从网络上的集团结构,而从单纯地层次结构我们也可以作上述的比较研究。从这里,我们可以对研发基金投入的表现有一个比较完整的认识。

在这个网络上,我们可以做含有时间序列的边的预测。这样我们就可以从一个侧面了解此领域科学研究的趋势。

从论文中获取关键词、基本概念,只能得到两个概念之间存在连接,不知道从两一个连到哪一个。如何恢复方向信息?当然,基本的整体的方向性是有的,只是丢掉了其中一部分边的方向,如何恢复?这是一个非平庸的技术问题。

研发基金的管理者总是希望支持最有潜力的项目的。项目的区分则完全由项目评阅人来完成。自然管理者希望评阅人公正,而且识别能力强。通过对比项目在评审阶段的意见和完成的成果的评价,我们可以对评阅人做一个评价。甚至,管理者可以设立一个奖项,就像APS最佳审稿人。这表明获奖者公正又有眼光,又愿意投入公益。这是很高的声誉。

这两天才发现,这些问题别人也在讨论:http://grants.nih.gov/grants/KM/OERRM/OER_KM_events/,
尤其是
http://grants.nih.gov/grants/KM/OERRM/OER_KM_events/Borner.pdf

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2864309/

文献整理与科普计划,研究工作

1、复杂网络回答具体科学的问题;What can the methodology of network analysis offer to concrete fields: a survey of direct applications
2、经济物理学的物理学与经济学,以及工程。研究必须回答前两者,在此基础上回答后面的问题;Physics and Economics of Econophysics
3、非平衡统计基本问题研究新进展;慢慢写,一边做一边写,初步的发在理工学报
4、博弈论理论与实践:Does game theory work, how to make it work under more general situation. 一边调研,一边整理。

1.1 汉字的研究
1.2 科学论文发表与科研项目立项与进展的网络研究
1.3 产品网络、化学反应网络

2.1 金融数据时间序列区间相关性研究
2.2 人群意见相关性实证与理论研究

3.1 BBGKY2
3.2 GFPE与Lindblad方程
3.3 大系统的BBGKY
3.4 BBGKY与tDMRG、NEGF的对比
3.5 GFPE与Redfield方程,解析解,三阶项的处理
3.6 BBGKY标准计算程序
3.7 GFPE标准计算程序
3.8 BBGKY、GFPE之于具体系统,具体现象(热导、电导)

4.1 控制实验
4.2 囚徒困境
4.3 Coordination Game
4.4 Centipede Game

5 量子博弈卖出去
6 量子力学经典问题卖出去
7 统计物理教学论文写完卖出去
8 社会学习的问题组织一下,交代出去

转述好像来自饶毅的话(大意):研究(生)的层次
第一个层次,别人的工作很好,都做了自己想做的了,没什么好干的。
第二个层次,个别细节还可以提高,有一些离散的点上可以挖挖坑。
第三个层次,很多人在做烂东西,很多方面可以做革命性的工作。
第四个层次,聪明人还是很多的,很多人也在思考革命性的东西。能不能做出来,谁先做出来,努力、才智、运气(灵感来的早晚,刺激的时机)都有关系。众里寻他千百度,为伊消得人憔悴,没准也能妙手而得之。