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八卦符号输入法(数学为什么
2023-01-26 00:35:44

因为研究知识萃取和课程开发,有所感触。就从知识以及知识的分类的角度,解释一下数学的重要性。

一、人类的能力源于知识

人类对物质世界的全部改造能力,对于大部分社会关系的改进能力,都是源于知识。

我们在哪个领域的真知多,我们就在哪个领域强。

提个问题:

为什么人类改造物质世界的能力非常强,只要有一个稳定的发展环境,人类的进步可以说是日新月异?但为什么人类社会关系的进步却非常缓慢,战争、冲突不断?

答案是:我们在物质世界的真知发展迅速,在社会关系领域的真知很少。

近代人类对于物质世界的知识突破,源于科学的兴起。科学基本可以算培根起步,兴盛大概可以从牛顿开始,这两人可以都算是数学家,其中牛顿经典物理世界的基础,是微积分,嗯,牛顿发明了微积分。

而人类社会关系相关的大多数学科,比如心理学,核心原理类的知识一直止步不前,停留在哲学研究层面为多,能够进行数学建模,定量研究太少,无法指导人类社会的实践,这可以认为是人类社会关系处理能力一直不能有效提升的根本原因。

二、核心的知识类型是原理类的知识

知识分为四类,过程、原理、概念和信息数据。

过程就是解决一个问题的流程步骤,原理是解决一个问题的方法,概念是对问题和原理组成部分的定义,而信息数据是解决问题过程中用到的工具和数据。

很明显,核心知识类别是原理类知识。

人类出现以来,大部分原理类的知识都是一些粗糙的原则,比如下方这种画风:

我们以行人交通安全为例,怎么做到行人安全?现在大量的知识都是一些原则类的知识,比如下面这种风格:

- 过马路时,不要闯红灯

- 过人行道时,要快速通过

- 过马路时,要左顾右看,即时发生潜在的风险,不要看手机

这种知识这是一些简单的经验总结,大部分无法验证,或很容易验证为假的“伪知”,这样的知识不精确,还不能举一反三。

比如,中医中大部分的处方和结论都是这种原则,从这个角度来说,中医没有力量是不难理解的。比如,下图就是《本草纲目》的节选,都是一些原则类的说明。

要想发现精确的原理类知识,科学思维模式和数学工具是必不可少的。比如爱因斯坦在做研究时,感到自己数学不好(其实他的数学水平很高),还专门和一些数学家合作,比如下图就是对他相对论有帮助的数学家Hilbert。

也就是:原理类知识有粗糙的定性知识,也有精确的定量关系知识,前者不能或很难验证,后者天然可以验证并不断迭代优化,数学是研究精确定量关系型原理的思维工具和表达工具。

换句话说,数学是改造人类物质世界和社会关系的思维工具和表达工具,没有数学,我们就没有力量。我们能上天入地、能建设摩天大楼、能操纵核能,但人类社会仍然战争频仍、冲突不断,技术上来说,是我们在人类社会关系方面的数学能力不好。

数学研究各种条件变量和结果之间的精确模型,如果不用数学,我们只能模糊地定义概念,定性地描述变量及其关系模型。

比如下图 -时间管理矩阵,比一般性的原则描述更精确,这个知识的力量也的确比一般原则更强,但,它仍然是不精确的知识。

在每一个知识领域中,如果可以建立这个领域的核心数学模型,那么,这个领域就是可知的,应用科学利用这种关系模型,可以做出各种产品,解决各种问题。否则就很难成为“已知王国”。

比如,现代物理就是这样,爱因斯坦发现质能方程式 e=mc^2,质能原理就用数学表达出来了,应用领域,就以此为核心知识,发明出了产品:核电、核弹。

不少人质疑:每个领域的核心知识是不可能都用数学表达出来。

是的,这句话加上“当前时代”,我就完全同意。

明清时代,如果我们讨论精准控制一个房间的温度,人们也会觉得不可能,现在这是一个常识,因为我们有空调,而空调的基础是现代电磁理论,从基础理论和应用科学,更精确的温度控制都是可以做到的。

结论还是:数学还是很重要的,一个原理性知识最好能数学表达,如果不能,那么考虑表达为多因子的策略,如果还是不能,找到影响因子和处理策略。最不济,也得找到几条验证为真的原则。

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