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有意思的手稿

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节选自马克思《数学手稿》的“关于微分学历史”。在这里我们可以看到马克思在学习微积分过程中,运用辩证法去理解微分学。之所以分享是因为马克思用辩证法去思考微分的思路是很有趣的,而且也有力驳斥了马克思的辩证法是囿于人类社会的“实践哲学”,我们可以看到马克思在思考客观的数量关系上(微分问题)有着他怎样的自然辩证法思考。
1.神秘的微分学
首先是关于第二次数学危机的问题,即高阶无穷小量为什么会被“镇压”“用魔术变掉”?
在马克思看来,人们在一开始认识客观的数量关系上,用形而上学地思维方式去假定这些高阶无穷小量不影响最后求导的正确结果,进而规定了微分这个概念。人们“纯粹实验地”发现这一点,如对x²求导发现(x+dx)²的dx²就是被略去的。
2.理性的微分学
接着马克思开始尝试用辩证法带入对这些无穷小量的思考。不同于形而上学(把忽略高级无穷小得到的dx看作既定事实),辩证法则是从过程中确定要研究的那些事物的发生、发展和联系。马克思同意达兰贝尔说法,先保留f(x+h)-f(x)的各项差。接着再就行比值:f(x+h)-f(x)/h,在设h=0的变化中,让高阶无穷小如3xh+h²直接消失。在马克思看来求导是x先变化为x+h又回到自身x的辩证运动的结果,那些高阶无穷小是变化过程出现过的会消失的痕迹。
最后在我看来,马克思眼中0/0和今天我们广泛接受的极限理论,是有差别的。马克思把dx或者说h最后变为0,在他看来这更能表达那些高级无穷小为什么彻底消失,马克思同时认为x变成x+dx又回到x这个是很正确的辩证的推导过程。现代数学分析的极限理论当然不像马克思那样解决这个问题,专业的数学问题再此不加赘述,这里的分享更多是想表达马克思在数学问题上运用辩证法的尝试。


IP属地:江西来自iPhone客户端1楼2023-05-09 01:10回复
    附加《反杜林论》一些内容,补充一下数学里的自然辩证法。在这里恩格斯从唯物主义分析数量关系和空间形式的客观性,数学绝不是什么单纯的想象物、创造物。


    IP属地:江西来自iPhone客户端2楼2023-05-10 11:17
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      下载过,数学基础差看不懂


      IP属地:吉林来自Android客户端3楼2023-05-10 15:04
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        △x和dx差别还是有的,真要搞明白还得看现在版本的定义。
        ——————————
        什么是赋范线性空间?
        我们在中学时就学过平面和空间笛卡尔坐标系,这里分别记作R²和R³。
        这种结构上面有两种典型的二元运算:加法,数量乘法,
        例如 α=(1,0),β=(0,1),那么α+β=(1,1),2α=(2,0)。
        加法是定义在这个集合本身上的运算,而数量乘法则不同,依赖于一个独立于这个集合之外的域。这两种运算我们称为线性运算。
        如果一个集合V具备了这两种线性运算:V上的加法,V关于域F的纯量乘法,并且满足8条运算法则:
        1. 加法交换律、
        2. 加法结合律、
        3. ∃θ∈V,使得∀α∈V有α+θ=α(我们通常称θ为V的零元)、
        4. ∀α∈V,∃β∈V使得α+β=θ(通常说α与β互为逆元)、
        5. 1是F的单位元,则∀α∈V,有1·α=α、
        6. a,b∈F则∀α∈V有a·(bα)=ab·α、
        7. ∀a,b∈F,∀α∈V有(a+b)·α=a·α+b·α、
        8. ∀α,β∈V,∀a∈F有a·(α+β)=a·α+a·β。
        那么我们称V是一个域F上的线性空间。
        我们观察到R²不仅是线性空间,它上面还有一个叫模长的结构,|x|表示x到坐标原点的距离,例如|(3,4)|=5。
        于是我们抽象出一个概念:如果V是R上的线性空间,N:V→R满足:
        1. ∀α∈V,N(α)≥0,等号成立当且仅当α=0(也称为正定性),
        2. ∀a∈R和α∈V,N(a·α)=|a|·N(α) (正齐次性),
        3. N(α+β)≤N(α)+N(β) (三角不等式)
        那么称N是一个范数,定义了范数的线性空间称为赋范线性空间。
        线性空间与线性空间之间的映射f,如果f(α+β)=f(α)+f(β),那么称f保持加法;如果f(a·α)=a·f(α),那么称f保持纯量乘法。如果f同时保持了这两种线性运算,那么我们称它是一个线性映射。
        ——————————
        什么是微分?
        我们观察两个赋范线性空间之间的映射,会发现存在这样的映射f:X→Y使得对于∀x∈D⊂X,∃线性映射L(x):X→Y使得f(x+h)-f(x)=L(x)·h+ο(||h||)在x的某个邻域成立。
        并且我们可以验证这样的L(x)是唯一的,证明方法为假设存在L1(x)和L2(x)都是满足条件的线性映射,然后分别代入上式,再两式作差,得到L1(x)与L2(x)相等。
        于是我们称这样的映射f为在D上可微的映射,df:=L(x)dx称为f的全微分。
        特别的,当我们已经选取了线性空间的基的情况下,L(x)可以用一个矩阵唯一的表示出来,这个矩阵的各分量称为f的分量函数的偏导数。


        IP属地:上海来自Android客户端4楼2023-05-10 16:40
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          我是数学专业的。我认为楼主贴的反杜林论那段话对于希尔伯特之前的数学来说,确实比较合理。数学与现实世界的脱离大概就是发生在柯西、希尔伯特、罗素这些人的工作中。


          IP属地:北京来自Android客户端5楼2023-05-10 16:56
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            很好


            IP属地:山东来自Android客户端6楼2023-05-10 17:59
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              IP属地:江西来自iPhone客户端7楼2023-05-10 18:14
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                我这两天有在想这个问题,我以为语言是抽象事实事物的符号产物,而数学是进一步完全纯粹的抽象语言,我以为它的发展和推导应该是纯粹的形而上学的逻辑推导,毕竟就算不用计算弹道抛物线,抛物线方程仍然在数学届的公式里,今天看到这个帖子发现居然可以和辩证思维结合🤔


                IP属地:江苏来自Android客户端9楼2023-05-10 18:30
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                  数学依然是和应用紧密联系的学科。20世纪开始发展起来的“现代数学”,代数几何和微分几何的进步很大程度上源于量子力学和规范场论的需求。极限的公理化也是源于解微积分问题的需求。19世纪曾经有过数学、物理公理化的高潮,但是这些形而上的东西并不会左右数学发展的走向。康托尔和哥德尔的理论终结了这一热潮,现在研究数理逻辑的人也很少,因为没有多少应用


                  IP属地:北京来自Android客户端11楼2023-05-10 18:34
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                    哲学结合生活的优秀随笔,应用。准备还是充分的。我们都可以学一下,不同专业的同志也可以参考下能否扩宽自己的视野。


                    IP属地:四川来自Android客户端12楼2023-05-10 18:38
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                      好帖帮顶


                      IP属地:重庆来自Android客户端16楼2023-05-10 19:58
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                        完了,是我看不懂的内容,我的数学兴趣让母上砸了,回过头来真正明白数字的意义的时候已经晚了……
                        _( : з」∠)_


                        IP属地:山东来自Android客户端17楼2023-05-10 20:23
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                          IP属地:青海来自Android客户端18楼2023-05-10 21:24
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                            IP属地:河南来自Android客户端19楼2023-05-11 09:28
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                              真的,突然感觉自己好无知啊!还是要多读书呢


                              IP属地:江西来自Android客户端20楼2023-05-13 23:19
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