数学本质的思考--深度解读:数学的本质与宇宙万物的关联

数学是,结构(存在数量) 和 关系(存在变化) 的描述,以及 验证(结构和关系) 的方法和过程。至于抽象,更像是结构和关系的固有特点,是寻找结构和关系过程的手段。数学通过抽象的方法,剥离去除一切无意义的具体,只留下和探索单纯的结构和关系。

数学发展到今天庞大而巨细分支繁杂艰深,抽象来看就3个方面。

  1. 形状结构的定义和空间关系描述
  2. 数的结构的定义,以及数的结构之间,数的结构内部关系的描述
  3. 对以上结构和关系研究验证的过程和方法

数学也像一个游戏,在自洽的游戏规则内,随意进行思维的玩耍。从公理出发,进行必要的定义,然后进行严谨的推导论证,得出结论。然后经过确认的结论,又可以加入以后的推导过程作为基础,如此反复。就像一个游戏,但目的和终点不得而知,只是结论越来越多,格局越来越大。游戏的边界和内容一次次刷新玩家原有的认知,玩家由无知者无畏,到后来的敬畏之心。

或许在很久很久以前,数学是起源于生活的具体,那时候可能还不叫数学。但发展到现在,已经变成了纯思维的活动,这也体现了人类思维抽象能力的进化。人是物质的,人脑是物质的,思维是物质的,数学作为思维的产物,所以也是物质的。

无论是思维发现了数学,还是创造了数学。这一切都正在宇宙中发生和演变。数学试图去发现所有的结构和关系,这是一种描述行为。所以,数学是描述物质的一种物质,就像一种元语言,元数据。

结构和数据之间存在一种可以互相转化的关系。结构存在关联,数据也存在关联。其实结构和数据是同一种事物不同的角度影像。而思维,正是结构和数据流动过程的产物。人们以为自己的想法,源于自身独立的产生。其实,任何想法思维都需要数据的参与和构成,而数据是来自外部环境的。非常有可能,所有的想法都只是环境信息的表达而已。

数学所做的所有探索和发现,以及严谨的推理论证,都只是环境信息的结构和关系呈现。

有一种观点,就是数学只是由一堆公理和定义推理演绎出来的结论,只要没有矛盾,就可以任凭数学家的自由意志随意创造。

这就相当于把数学架空到一个虚拟的游戏世界,沉浸式的体验,只要合理就让人无法分辨与现实的区别。自由意志的随机性,似乎是对追求,目的,和意义的否定。

然而,无论是谁的自由意志,产生原因的背后数据都来自环境信息。无论是结构化知识的积累,还是灵感直觉的探索。数学家就像一个过滤器,从环境中不断观察总结提取信息内在结果和关联的描述,就是数学。

关于结构和关系,有着更为深层次的联系。不可在分最基本的物质是什么?重点是不可再分,不考虑物理检测手段(方法和工具)的限制,不要在乎物质的属性,无限小的是什么?那就是比特,就是基本的信息单位,一切都是由比特构成的。

物质的属性是由构成物质信息的数量和排列(结构)决定的。物质由宏观到微观的变化过程,就是构成物质信息不断减少的过程。物质不断的分割到粒子层面,在不断的分割,不断丢失信息,就会不断丢失特性。到一定程度就难以测量,变成概率。如果再继续分割,最后只有一个比特的信息只有一个属性,要么是1,要么是0,概率。

如果说一切都是信息。那么信息的最小单位又是比特,而比特信息的状态是概率。可见信息和概率密不可分,真正的概率来自于微观。而信息构建的物质在宏观,概率连接了宏观与微观。 来到比特层面,所有的属性都丢失了,这是抽象的极限。在极限处,数学和一切都建立起了联系。

数学连接了心灵感知的抽象和真实的世界。一直人们都把思想和感受称之为非现实的。可是如果认可了一切皆比特的信息观,那么数学就成为了,从微观到宏观凭借结构与关系,构建的通道。

这就是为什么数学是研究结构和关系的,而碰巧数学又可以对一切事物有所应用和描述。

一个有趣的看待数学的视角。把人脑比作一个计算机,大脑的组织结构是硬件,思维活动是软件。那么数学可以看成是一种算法,运行在大脑这个虚拟机之上。

这个算法拥结构和关系,以及自动定理证明的过程(寻找更多的结构和关系),还能能够自我学习归纳总结和逻辑推理。并且这个算法是随机运行的,无限的从环境中表达经过排列组合的信息。

这个算法在人脑中,就是自我意识,学习总结,逻辑推理的源泉,这就是数学,连接了心灵感知的抽象和真实的世界。

这也体现了一个想法,数学的发展是随机(充满概率)的,是对环境信息不断的过滤和筛选。这里的随机和概率,是指没有目的没有终极目标,充满猜想以后验证猜想,基础结论越来越多,能推导的的就更多。而没有目的没有终极目标,代表了上层(宇宙)环境的信息无限。


关于结构和关系,和宇宙,信息熵也存在关联性。

熵,有序无序,这个序是什么,为什么要存在序。字面意思是存在区分可以排列,如果无法区分也就没有序。

如何才能区分,这就是结构,序就是结构及其形成的关系。有了结构和关系,就有了属性,属性就可以被测量,观测和感知。很多结构聚集在一起就形成了宏观物质,产生了可被测量的(静)质量。所以,如果检测不到(静)质量就没有了所谓的序。

这里的质量是物质结构的度量,也就是信息量的体现,对应物理上的静质量。从某种角度上说,基本粒子中的轻子和夸克是有结构信息的,所以有静止质量。而玻色子是没有结构信息的,所有没有静止质量,但是拥有动质量。

拥有结构就会与环境中的其它结构相互作用,所以无法达到光速,而不同结构之间的互相作用就形成了物质之间的力。没有结构就没有结构之间的作用,所以速度可以抵达光速,比如玻色子,它们负责传递信息(能量)。

人类在试图创造有序,就是创造新的结构,产生新的属性和功能。但宇宙整体变的无序,就是整体结构(信息量)在下降,转变成能量一种没有结构(信息)的状态。可见人类虽然创造了新的结构,但过程消耗了更多的其它结构,所以整体在变的无序。

无序,也就是无法区分排列,也就是失去结构和关系,丢失属性,减少信息。姑且认为纯能量是会爆炸的,形成一个静质量无限大的东西,就是宇宙的最开始,一个循环的开始。
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