2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 20  След.
 
 Об аксиомах в математике и физике
Сообщение20.10.2013, 09:26 
Аватара пользователя


01/09/13

711
Хотелось бы более чётко представлять, что такое постулат (математический и физический). Например, какова вероятность того, что две параллельные прямые никогда не пересекаются? Если эта вероятность равна ровно 100%, то значит это не постулат, а доказанный факт? Или она меньше 100%?
Опровергались ли когда-либо какие-нибудь постулаты в физике (или, может быть, математике)? Правильно ли я понимаю, что вся теория относительности выводится из одного постулата (принцип относительности), как и вся квантовая механика (уравнение Шредингера)?

 Профиль  
                  
 
 Re: Об аксиомах в математике и физике
Сообщение20.10.2013, 10:37 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Есть математика. Она рассматривает вымышленные математические модели. Это как игры по заданным правилам (представьте себе шахматы и головоломки, для примера). В рамках этих игр, что-то может быть верно или неверно. Правила игры - аксиомы, а результаты (например, что нельзя иметь двух чёрных королей на доске) - следствия аксиом, теоремы. Но никто не мешает рядом сделать другую игру с другими правилами.

Есть физика. Она рассматривает математические модели (U: не все, а только некоторые!) как рассказы о реальном мире. Для этого, в ней есть ещё один важный элемент - сопоставление модели реальному миру (физическая интерпретация; слово "интерпретация" употребляется и в других смыслах, как например, в квантовой механике). Это означает, что какие-то кусочки математической игры мы сравниваем с какими-то кусочками реального мира: прямые линии с нитями, стержнями, лучами света, например, или гладкую действительную функцию от трёх параметров - с распределением давления в сосуде с газом (его можно измерить зондом или как-то ещё). Такое сравнение всегда неточное, потому что сравниваемые вещи имеют разную природу, идея и реальность. Очень часто есть важный количественный параметр точность сопоставления (толщина линии, размер зонда, цена деления измерительного прибора).

После того, как сопоставление сделано, можно "играть по правилам": опираясь на правила, получать какие-то результаты. При этом те правила игры, которые в рамках самой игры рассматриваются как правила, "ни из чего не следуют", называются уже не аксиомами, а постулатами. В рамках физического взгляда, они на самом деле из чего-то следуют: из сопоставления этих правил реальному миру. Например, мы можем заметить, что натянутая нить всегда занимает одно конкретное положение между двумя зажимами, и сопоставить этому реальному факту постулат, что прямая (соответствующая линии), проходящая через две точки, всегда единственна. В рамках евклидовой геометрии это аксиома, ни из чего не следующая. В рамках физики это (в более широком смысле, с упоминанием реальных нитей) - это постулат, следующий из экспериментальных фактов.

Очень важно понимать и помнить, что реальный мир один, а математических моделей (U: сопоставляемых ему) множество. Каждая модель соответствует только одной какой-то грани реального мира. Стоит повернуть реальный мир другой стороной, как он в модель уже будет не вписываться. Механика ничего не говорит о цвете, вкусе и запахе предметов, а оптика - о вкусе, запахе и механических свойствах. Эти границы применимости - тоже часть сопоставления математической модели реальному миру. Такие границы могут полностью охватывать одна другую (например, механика полностью включает в себя кинематику), или пересекаться, или совпадать, или вообще не касаться друг друга. И разумеется, то, что является постулатом в случае одной физической теории (математическая модель + физическая интерпретация), может не быть постулатом в другой теории (и может даже быть выводимым фактом, теоремой), и может даже быть не всегда верным в других условиях, за рамками применимости первой теории.

В математике в конце 19 - начале 20 века было развлечение: сделать аксиом поменьше. Потом поняли, что можно брать разные эквивалентные системы аксиом (аксиоматики) для одной и той же теории, и число аксиом в них будет разное. Но если уменьшать число аксиом, это может усложнить сами аксиомы, так что большой пользы в этом нет. Аналогично в физике в начале 20 века тоже пытались уменьшить число постулатов в теориях, но потом тоже увидели, что это не очень плодотворное занятие. Обычно в физических теориях не бывает меньше 2-3 постулатов. В физике это занятие не такое уж бессмысленное: если выбрать в качестве постулатов реальные факты, имеющие более широкую применимость, можно получить теорию, имеющую более широкую применимость, а это выгодно, это увеличивает наши знания о мире. Поэтому на роль постулатов подбирают как можно более общие законы. Но эта выгода имеет свой предел, и шире некоторого предела теорию уже так просто не расширить, а достигнув этого предела, всё равно можно выбирать те или иные постулаты. Поэтому сегодня говорят о теории самой по себе, а не о конкретном наборе постулатов, если разные наборы постулатов дают всё равно одну и ту же теорию.

 Профиль  
                  
 
 Re: Об аксиомах в математике и физике
Сообщение20.10.2013, 12:30 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/09
7134
Linkey в сообщении #777469 писал(а):
Например, какова вероятность того, что две параллельные прямые никогда не пересекаются?

Вопрос, конечно, интересный. К сожалению забыл определение параллельных прямых. Может быть они не пересекаются по определению. А вопрос поставить так. Какова вероятность, что наш мир плоский (в трёхмерном смысле), т.е. с нулевой кривизной? Возможно "параллельные" прямые пересекаются где-нибудь через $100^{500}$ километров. Но мы об этом никогда не узнаем.

-- Вс окт 20, 2013 13:36:11 --

Linkey в сообщении #777469 писал(а):
Правильно ли я понимаю, что вся теория относительности выводится из одного постулата (принцип относительности)

Вопрос, конечно, интересный. Как я понимаю (возможно ошибаюсь) первоначально Эйнштейн ещё требовал постоянство скорости света в разных системах отсчёта. Однако, чуть позже (вроде в 1911 году) какой-то российский физик показал, что это требование излишне.

 Профиль  
                  
 
 Re: Об аксиомах в математике и физике
Сообщение20.10.2013, 17:07 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


15/10/08
30/12/24
12599
мат-ламер в сообщении #777530 писал(а):
какой-то российский физик показал, что это требование излишне

Вряд ли это так.

 Профиль  
                  
 
 Re: Об аксиомах в математике и физике
Сообщение20.10.2013, 17:13 
Заслуженный участник


28/12/12
7944
мат-ламер в сообщении #777530 писал(а):
Как я понимаю (возможно ошибаюсь) первоначально Эйнштейн ещё требовал постоянство скорости света в разных системах отсчёта.
Постоянной должна быть максимальная скорость передачи сигналов.

 Профиль  
                  
 
 Re: Об аксиомах в математике и физике
Сообщение20.10.2013, 17:25 
Заслуженный участник


10/03/09
958
Москва
мат-ламер в сообщении #777530 писал(а):
Однако, чуть позже (вроде в 1911 году) какой-то российский физик показал, что это требование излишне.
Эти упражнения имеют, конечно, известный интерес. Но скорее дидактический. С точки зрения физики - можно прямо постулировать преобразования Лоренца, и тогда все прочее будет следствиями.
Постулированы же уравнения Максвелла.

 Профиль  
                  
 
 Re: Об аксиомах в математике и физике
Сообщение20.10.2013, 18:09 


18/09/10
169
EEater в сообщении #777667 писал(а):
С точки зрения физики - можно прямо постулировать преобразования Лоренца, и тогда все прочее будет следствиями.
Постулированы же уравнения Максвелла.

Постулировано существование "постоянной-"с",всё остальное-следствия.Постулат(гипотеза),постоянно проверялся,и проверяется(пока опровержений нет).

 Профиль  
                  
 
 Re: Об аксиомах в математике и физике
Сообщение20.10.2013, 18:50 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/09
7134
Статья из Вики про Игнатовского
Цитата:
Игнатовский опубликовал несколько работ по специальной теории относительности. В 1910 году он первым получил преобразование Лоренца на основе теории групп и без использования постулата о постоянстве скорости света[

Статья из Вики про СТО
Цитата:
Спустя 5 лет после известной статьи Эйнштейна 1905 года, благодаря работам Игнатовского[9], Ф.Франка и Г.Роте[10] (см. исторический очерк) стал известен способ получения общего вида (с точностью до неопределенной константы) преобразований Лоренца без использования второго постулата.

 Профиль  
                  
 
 Re: Об аксиомах в математике и физике
Сообщение20.10.2013, 18:52 
Заслуженный участник


28/12/12
7944
мат-ламер в сообщении #777706 писал(а):
В 1910 году он первым получил преобразование Лоренца на основе теории групп и без использования постулата о постоянстве скорости света
Я всегда думал, что первым из теории групп его Лоренц получил.

 Профиль  
                  
 
 Re: Об аксиомах в математике и физике
Сообщение20.10.2013, 19:03 


18/09/10
169
DimaM в сообщении #777707 писал(а):
Я всегда думал, что первым из теории групп его Лоренц получил.

А почему он получил?

 Профиль  
                  
 
 Re: Об аксиомах в математике и физике
Сообщение20.10.2013, 19:04 
Заслуженный участник


28/12/12
7944
bocharov в сообщении #777717 писал(а):
А почему он получил?
Не понял вопроса. Перефразируйте, если можно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Об аксиомах в математике и физике
Сообщение20.10.2013, 19:21 


18/09/10
169
DimaM в сообщении #777720 писал(а):
Не понял вопроса. Перефразируйте, если можно.

Чем его не устроили преобразования Галилея?

 Профиль  
                  
 
 Re: Об аксиомах в математике и физике
Сообщение20.10.2013, 19:21 
Аватара пользователя


01/09/13

711
мат-ламер в сообщении #777530 писал(а):
Вопрос, конечно, интересный. К сожалению забыл определение параллельных прямых. Может быть они не пересекаются по определению. А вопрос поставить так. Какова вероятность, что наш мир плоский (в трёхмерном смысле), т.е. с нулевой кривизной? Возможно "параллельные" прямые пересекаются где-нибудь через $100^{500}$ километров. Но мы об этом никогда не узнаем.


У меня появилось несколько идей.

Изображение

В точке L прямая пересекает ось X. Чему равно L? Очевидно L=1/tg(a). Если a =0 (параллельные прямые), L=1/0. Поскольку числа 1/0 не существует, значит аксиома доказана (???).
Итак, эта тема имеет отношение к делению на ноль. На Лурке есть довольно большая статья про деление на ноль. Я её прямо побаиваюсь читать…

Изображение

И вот ещё одна серьезная идея. Все знают, какая полезная вещь мнимые числа. Может быть, 1/0 – это мнимое число другого рода?

 Профиль  
                  
 
 Re: Об аксиомах в математике и физике
Сообщение20.10.2013, 19:46 
Заслуженный участник


10/03/09
958
Москва
Ну, понеслось...

 Профиль  
                  
 
 Re: Об аксиомах в математике и физике
Сообщение20.10.2013, 20:44 
Заслуженный участник


28/12/12
7944
bocharov в сообщении #777730 писал(а):
Чем его не устроили преобразования Галилея?
С уравнениями Максвелла они несовместимы.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 289 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 20  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group