范畴论:代数结构的完全释明

之前,我写过,学完范畴论,基本的代数结构就完全掌握了,看似是在说大话,毕竟代数的种类那是不可胜数,群环域模,向量张量,矩阵,函数,函数变换,算子,等等,代数早已是基本的工具,遍布数学的所有领域中。

但是,事实确实如此,线性结构,是基本的加法和标量乘积,这些运算非常简单,却也非常实用,一般都被写入了定义中,作为基本运算。

接着还有什么结构呢?对,乘法结构,乘法和加法的结构是一样的,都是选出两个同类型元素,得到另一个同类型元素,不过,对象赋予规则不同,反映在加法逆元和乘法逆元的不一致。

本质上,加法和乘法在抽象概念上的定义是不一样的,一般总是把基础的可交换二元运算称为加法,而把附加在这个基础结构之上的新的二元运算称为乘法,不必局限于可交换的情形。加法和乘法也是从算数中借来的,所以,用来描述非数结构其实并不合适。所以,一般的代数就变成了n元代数,对n个给定元素,选出一个特定元素。

所以,单纯从这种结构描述的层面,许多的概念其实早已被定义过了,可以这样说,假如现在发现了新的研究对象,立即就可以对它进行代数结构的分类,这种分类直接就确定了他的基本代数结构,运算的个数,元数,交换性,结合性,同态,运算的同态保持性。

所以,这也无怪于许多数学家把数学视为结构的数学,其实,几乎所有的数学概念都可以这样去结构化,通过把逻辑命题转化为范畴代数的表述,但是,这样的表述并不能解决问题,只是通过另一种方式表述问题,所以,也没有太大的用处。

不过,在基本的抽象层面了解问题就足够了,尤其是对一些实际问题,应用问题。受制于物理理论的近似精度和参数测量精度,不需要引入高阶结构,

这种描述是非常肤浅而无聊的,有趣的问题一般不会在这个层面上出现,但是,由于人们的认识水平的不同,就会带来惊叹,如此神奇,如此统一,事实上,这是司空见惯的事情。

遗憾的是,这种描述方式在通常的教育中一般接触不到,整体上,代数相关的课程都是很少的,虽然,我感觉代数才体现了数学的本质特征,是纯粹的数学,却也不能否认他的高度抽象性,需要从极大量的实际场景中提炼出来这种统一性,绝不是单单几本教科书能教会的。抽象,如果失去了具体的支撑就是不可理解的东西。

这也是一直在做的事情,将抽象的运算转化为实际的,生活中可触及的问题和现象。这方面计算机中的各种算法和数据结构可以说提供了大量的实例,代数和计算机的联系确实是非常紧密的。


泛泛而谈,虽然感觉没什么内容,可能还是需要的。或许有人觉得人们发展出了如此强有力的工具,可以解决几乎所有的问题了,事实上,人们几乎不能完全解决任何实际问题,完全描述也是不可能的,就像在风的吹拂下寻找一棵不动的树,人们只是用摄像机去拍摄它的每一个瞬间,然后选出一张比较清晰的,宣称他就是树的本体。

世界是一个整体,无法做到完全孤立他的任何一部分,所以,科学只是近似的科学。从整体论入手,很多问题就不是问题,而是必然。自然中奇妙的事情远比人所能想象的要多得多。承认自己认识的有限性,才能接纳无尽的知识,在任何事情上都是这样。长存一个无,才能获得有。而如果常怀有,那就没有无。为学日益,为道日损,损之又损,以至于无为。

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