关于无穷小舍弃的问题,用更直观的方式来描述也许更容理解。
在初等数学中,把3和5加起来得到8的意思是,“3和5加起来能够得到8”。
这不是废话么?
确实是废话。
但是,当你把3和y=x^2的导数也就是2x加起来的时候,是什么意思呢?还一样简单么?
因为2x,作为y=x^2的导数出现的时候,回归其定义,它是一个“极限”结果。
而这个极限是在x的变化量无限趋近于0的时候计算得到的,由于已经先定了数学中的无限是没有上下限的,
为了让这个值最终有确定结果,它只能被抽象出来,而具体的方式,就是舍弃尾部的无穷小(从lim运算上
看没有舍弃任何东西,没错,但是这件事的实质就是舍弃了尾部的无穷小,才能得到这个结果)。
那么这个结果,就是一个“不能够达到的结果”,也就是它或者比实际的结果小,或者比实际的结果大,但是
就不是实际的结果。
初等运算先定了计算结果为“能够达到的结果”,导数(也可能包括其它极限运算)运算先定了“不能够达到的结果”,
把这两个东西加在一起,到底是能达到还是不能达到的结果?
根据木桶原理,只能选择后者,就是不能达到的结果。这似乎是记住就足够了。
然而,不能达到的程度是一样的吗?如果我们再把y=x^3的导数加进来,y=1/x的导数也加进来,
或者再复杂一点,做他们之间的乘除运算,那么会得到的结果,有多大的程度不能达到?
当年高数老师说过一句话:微积分很好,但是大多数微积分问题都是困难的,相当多的问题根本没法解决,
只能求助于数值解法。
这个时候问题就更大了。数值解法必须先定所有的运算都是“能达到”的运算,而给出2x的时候,肯定是达不到
那个数值的,这样结果算出来及就一定会小;另外一些时候则可能一定会大。结果大多少小多少,基本上就没法
测量了。为了数值计算,确实可以做特别的处理,但是多少人会意识到这一点?或者真正处理的时候,
被舍弃的无穷小,你要把它添上,应该添多少?
初等运算,加减乘除,结果可能在精度上有所舍弃,但是反推运算过程则能还原,因为实质的信息没有丢失。
但是极限运算丢失信息,为了简便计算也好其它原因也好,信息一旦丢失,没法还原。
而把初等运算和极限运算放在一起,信息也是丢失的,结果也无法还原。
一方面会造成描述现实世界失败,另一方面会让人忽视真实存在的东西。也就是说在计算上会出问题,
在理解和理论的扩展上也会出问题。
在理解和理论的扩展上出问题的最好例子,就是“一个点上的函数变化率”:一个点以及它上面的函数值和自己
是没有差别的,变化率则不能计算,因为分母不能为0。而“一个点上的方向”则导致向量场
和标量场本来不能分开的现实被忽视,两种场的关系被割裂,结果就是无法发现深层次的东西,它摆在眼前,
你也看不到它。
一尺只杆,日折一半,万世不竭。这说的是二分法的无限性。这是在空间上理解,但是从物理学可以知道,
小于普朗克长度的长度是没有意义的。也就是说,现实存在长度的最小极限。
另外,飞矢不动的悖论则是说明了时间对于观察者而言也必须具有最小极限,否则任何过程都无法进行。
那么现实要求人承认自己作为观察者存在极限。但数学处理这个问题的方式则无视这一点,或者更精确的说,
看到了这一点,却用“掩盖”的方式来表述:确实用“极限”这个前缀表述了“不可达到”的意思,但是,谁能用对呢?
还是那个例子:客观,是个哲学概念。但是现实中大家都用它的时候,基本上就没有对的。也对不了。因为它
超越观察者这个要求没人能实现。结果就造成了没人能对,也就是谁都是对的。这正好就和它的本意相反了。
不知不觉,就走反了,反了又反,自己都不知道经历了多少次。