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
7067
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
12499
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
7930
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
7067
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
7930
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
7930
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
7930
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: YandexBot [bot]


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