和尚's profile东方和尚的奋斗PhotosBlogLists Tools Help

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    8/08/2009

    简论贝叶斯定律同昂萨格对易原理之联系

    上一周之前主要在研究贝叶斯的道理,现在我发现Onsager对易原理和贝叶斯在本质上是完全相通的。这里简单说一下我的心得(什么书也没有看,都是我自己想出来的,希望大家指正讨论):

    细致平衡原理:

    (这个原理可以有两种表达方法,一是在平衡状态下,则任何一个流都有相反的流抵消;二是在非平衡状态下,虽然存在单向的流,但是如果把流和力结合起来看的话,会发现甲种力造成的乙种流恰恰被乙种力造成的甲种流所抵消,也就是Onsager对易原理,这个道理很深,请细细思索一番,这里不详细写)

    (状态甲)→→→(状态甲乙之混合)→→→(状态乙)

        这是非平衡热力学的基本公式,标志了两个状态之间的流的平衡。

    (人的概率)→(人鬼概率之混合)→(鬼的概率)

            这是贝叶斯推理的基本公式,标志了两个状态之间的概率的平衡。

    大家有没有发现两者有非常相似之处?对了,中间都有一个混合,这也就是甲种力导致乙种流的那个混合状态,正是这种混合状态导致了许多有意思的事情。从哲学上说,这说明概率的本质是区分,没有混合,哪里有区分可言?概率就是一种流!

    再做一个对比,这里不把贝叶斯公式详细写出来了,基本上贝叶斯公式就是说,后验概率=先验概率* 条件概率/事件概率。

    (那个分母是归一化的条件,目的就是把不同的概率放在平等的基础上比较)

    现在把贝叶斯的概率流和热力学流对照起来看:

    先验概率    ——        热力学广义力X

    条件概率    ——        关系系数L(L=广义流/广义力)

    后验概率    ——        广义流J

    贝叶斯原理:            P(A|B)P(B)=P(B|A)P(A)

    Onsager对易原理:    L12=L21 也就是 J1*X2=J2*X1

    是不是发现两件事情完全相通?

    这种相通性反映了世界的一个深刻本质,集合论有一个选择公理,就是在说这个事情,现在来不及说了,以后再谈。

    6/08/2009

    玻尔兹曼之谜

    刚刚研究了一下玻尔兹曼统计分布的推导,重点在于理解不可逆性到底哪里来的。

    因为所有的动力学演化都是可逆的,比如系统里有很多小球,这些小球如果每一个都方向反转,系统当然会倒退回去。

    但是如果用这个动力学的方法,至多推出麦克斯韦速度分布,再进一步就无法前进了,因为每一个小球相互作用可以非常复杂,积分没有办法计算。

    玻尔兹曼把小球的概率分布分成两部分看待,一部分是流,也就是取决于外界条件的,平均作用在每个小球上,另外一部分是碰撞导致的概率变化。

    碰撞导致的概率演化是很复杂的,以前就是算不大出来,玻尔兹曼索性就直接用一个统计分布来取代细节的、动力学的计算,这样就导出了玻尔兹曼熵,这个熵总是增加的,会达到最大化的。

    然后反过来用熵最大化作前提,倒推系统的各种参数,这就把很多无法计算的问题变成了很容易算的问题,同实验的结果也完全符合。

    这不是很好吗,但奇怪的是,据说那个时候玻尔兹曼的这套方法引起了群众的强烈反感,到了切齿痛骂的程度,庞加莱这样的大科学家也轻蔑的表示“我不屑于谈玻尔兹曼的理论”。到了今天,好像网上也常常争论小概率事件会不会发生。玻尔兹曼因此郁郁不乐,最后自杀了,估计也是因为不善于调节情绪,太在意别人的看法了。

    我不明白的是,这有什么可以争论的?动力学的可逆性本来就是理想实验中的事情,怎么可以放到现实中来当作金科玉律用?熵增才是必然的,何况玻尔兹曼的那个统计前提,本身就同动力学的可逆性是两回事。两者根本不存在矛盾,也没有我以前理解的“可逆的动力学为何导致不可逆的熵增”这种怪事。就像狭义相对论和牛顿力学一点也不矛盾一样。

    为啥爱因斯坦就被奉为神明,玻尔兹曼就被千夫所指?这到底是怎么回事???

    3/08/2009

    8.2 活动游记

    昨天是集智的一次大活动,虽然只过去了一天,回想起来好像已经是百年之前的事情了,且记上几笔,以资回忆,并供大家参考。集智成员大多数是年轻人,富有朝气活力,大家都对复杂性科学的未来满怀希望。贫僧云“我们来自五湖四海,为了共同的目的走到了一起”,可是这个共同的目的是甚么呢?却暂时说不清楚。那就只能说一些说得清的事情。(可惜Xudong和Pem两位贤者没有来,因此缺少了许多高见,缺憾缺憾)

    健康是本钱

    Jake大人最近气色欠佳,我替他老人家诊了一番脉象,脉象偏急偏浮,看指甲半月板知道血气也不是很充实。大概是因为肝火太重,而锻炼又稍缺乏的关系,所以我劝Jake大人要多休息,多调理饮食,花些力气研究饮食滋养的道理。学问家往往全身心投入治学上,在饮食锻炼上没有足够注意。做学问不是一朝一夕能够成就的,因而总须作长久之计打算,因此贫僧教Jake大人打坐养气之法。其实打坐别无玄妙,就是让身体静下来,让心灵进入一种清醒自在的状态,在其中生命的本来功能自然就会开发(同睡眠不一样的是,睡觉是昏沉以后进入安静,平时则是杂念纷纷,不得安静,因而需要学习打坐),能够常常打坐,生命自然会自我调理修复,不会被疾患所困扰了。养生道理是很多很多的,这里说不完,也希望大家现在就开始留心此道。因为万一生病,那是极其痛苦的事情;到那个时候,真会非常后悔,平时为何不好好养生,故而先提醒大家一下。

    践踏与反践踏

    有个武力同学,近来非常喜爱国学,天天在北大蹭听文科课程。但是同我过去一样,有一点理想主义,把现实社会的某些参数估计得太理想。我们吃饭的时候坐一起(昨天的涮羊肉大赞,鲜嫩入味,贫僧吃的食指大动,吃饭之前有一盘开胃的泡菜花生也很好吃,令人胃口大开),武同学引孔子的话“不患无位,患己不立”,说只要自己努力学本事,不会没有机会的,第一次人家不要你,几次三番总能找到自己的位置。

    我说你关起门学了半天,人家还是不要你。

    Jake大人闻言哈哈大笑。

    我接着说,不是贫僧泼冷水,孔子那是牢骚话,你怎么能当真。孔夫子他老人家周游列国,到老死都没有找到位置。孔夫子的学生颜回同学,水平极高,号称离圣人只有一线之隔,结果还不是找不到工作,营养不良,三十岁头发全白,最后饿死了。连运棺材的车子都租不起,还要问孔子来借,多么悲惨啊。

    我们这些人,包括贫僧,都是理想主义者。有了理想,开始做梦,社会必然就要来踩你,来践踏你的理想,这是很痛苦的。

    济慈有一首诗,说“践踏”说的很好,

    But I, being poor, have only my dreams;
    I have spread my dreams under your feet,
    Tread softly because you tread on my dreams

    怎么办呢?有压迫就有反抗,有践踏就有反践踏,穿起大皮鞋,给我踩回去!(你现在就在践踏别人,你进了北大,你就把同届的其他考生踩下去了,你做出了一个成果,你就把其他的研究者踩下去了。只是今后更要加把力)

    数学和哲学

    Jake大人探索世界奥秘,上下求索,走了一条路出来。

    贫僧也探索世界奥秘,也上下求索,也走了一条路出来。

    两条路极其不一样,一条是从科学到哲学,一条是从哲学到科学,于是我们在半路碰到了。

    碰到以后,我发现没有必要全部自己开路,不妨跟着别人的现成的路走一走,只要保持独立的思想就行。

    于是开始跟着Jake大人钻研科学。

    Jake大人给我讲了很多做科学的道理,昨天又总结了一下,最重要的有两条。

    一是要重视哲学的可操作性,或者说哲学的工程特性。

    比如Jake大人非常重视数学,为此他老人家也非常推崇冯纽曼。

    冯纽曼不仅仅是会走路的计算机,是天才数学家,更是一位哲学家。

    据说冯纽曼常和哲学家聚会,哲学家们说,你们为啥把他当成科学家?他明明对许多哲学问题有极深入精到的看法。

    冯纽曼最善于给一个哲学概念赋予数学模型,给一个科学概念赋予哲学含义,这可能也是冯纽曼的思想远远超过他的时代的原因。

    武同学也说给哲学概念以数学对应,这是非常困难的事情。

    贫僧倒是善于给科学概念找哲学上的对应,但是反过来还不行。

    因此要好好学习数学,不能老是停留在民科的水准(北大一带常常有民科出没,一般都是衣衫褴褛,目光执着,形容可怜,拿着油印的材料到处转悠,看到学者模样的人就上去恳求“我写了一篇论文,证明相对论是错的,求您给看看”,可悯可叹)。

    我好好学了两个礼拜,自感大有长进,把最小熵原理、哈密顿方程、相空间等等道理都搞懂了。

    昨天我请教Jake大人,哈密顿方程为啥是这样的?为啥dp/dt=dH/dq,哈密顿量究竟是什么意义?

    Jake大人说,你只要想一下地图上的等高线,再想一想黎曼方程,就明白了。

    贫僧凝神一想,顿时彻悟,畅快无比,仰头大笑。

    等我笑完,Jake大人说哈密顿量其实不一定是能量,但是一定要是一个守恒量,这样系统才有意义,假如你是上帝,你设计一个世界,世界可以遵循完全不一样的规则,但也一定要有一个哈密顿量来作为运动的基础。

    这是非常有道理的,如果不会数学,就决不能明白为何。因此一定要学好数学。

    Jake大人还讲了统计力学的主要框架,我计划8月份要学会统计力学,这个框架对我的学习也是很有帮助的。

    二是要博览群书,善于借鉴。

    以前我看Jake大人的著作,里面全是神奇独特、闻所未闻的想法,不禁惊为天人。

    后来发现其实没有那么厉害,主要是因为Jake大人在北图里面到处翻外文书,把很多欧美学术界里的观念介绍而来。国内的学术圈子大多数都是炒冷饭,翻译的著作也是几十年前的,根本赶不上日新月异的科学发展。因此才觉得备受启发,要跟上学术主流,一定要广泛阅读西方的期刊杂志、原文原著。

    这点对我也是很有启发的。

    其实做这两件事情,并没有什么太大的难度,只要改变一下自己的学习习惯就好,比如我现在看书,就尽量坐在写字台前,准备好草稿纸,凡是看到重要公式,就自己推导一下,推不出来再和书进行对比。这样才能真正理解。这不是难事,只要去做就好。

    下面我还要多用Matlab,多做做模拟,要用好这些软件工具。(Jake大人下学期开Matlab的课,大家不妨多多随喜)

    鱼群为何向左转?

    昨天清晴同学打扮得甚PP,但是大家席地论道,没人陪她玩,她就一个人跑到鲤鱼池旁喂鲤鱼。

    贫僧素喜和小姑娘聊天玩耍,于是跑去和她一起喂鱼。

    喂着喂着发现一个问题,就是你丢一块面包进去,鱼群就会开始旋转,形成一个漩涡。

    但是不管你面包丢在哪里,漩涡都是左旋的。

    这是什么原因呢?

    我们经过一番观察,得出了一个我们认为比较有道理的假说,并经过实验证实。

    现在先不说出来,大家不妨自己先思考一下,看看您会得到什么结论。

    下雨天,走的快淋雨多还是慢淋雨多?

    Jake大人在系统之流7中间用了一个下雨天走路的比方,就是走的太快淋雨反而多。但是这个比方不好,因为会引起离题的争论。

    这个问题看似简单,实则得到正确答案也不容易。

    有人(物理高人“政法委”)说“刷”一下走过去淋雨最少。

    有人认为站着不动,用极其慢的乌龟速度蹭过去淋雨最少。

    那种答案对呢?实则这取决于你的模型,人是一块竖着的板还是平放着的板,平板越快越好,竖板越慢越好。

    如果综合起来,把人当作是一个竖着的长方体(棺材),那么是有一个最优的速度的,太快太慢淋雨都更多。

    怎么研究植物人?

    复杂性研究的范围实在太广,比如黄同学就是专门研究植物人的,也就是死了一半却没有死透的那种人。

    怎么样用复杂性方法研究植物人,也是一个很有意思的问题,我们也做了许多讨论。

    李同学则是研究“超心理学”的,据说按照这门学问修炼下去,可以达到老子甚至佛陀的境界。

    说这个话的时候贫僧在吃薯片,闻言大惊,吓了一大跳,薯片洒的到处都是。