刍议广义机械科学基础逻辑架构重建之十五：人工物结构学公理（二）
（接上篇）
第三章 部分学科第一性原理、公理和假设的现状分析
本章在众多的假设、公理和第一性原理中，选择一些典型代表，进行分析，研究，试图找到一般规律，用于人工物公理的研究。
3、1基本的底层的逻辑基础（以下简称为基本原理）及其重要性。
在科学研究中，基本的逻辑基础有基本假设，公理和第一性原理等主要形式。这些基本逻辑基础是通往科学发现的“桥梁”。合理地提出假设，公理或第一性原理是推动科学进步的重要途径之一。
基本逻辑基础是推动科学探索的起点，往往源于对自然现象或未知领域的疑问和好奇，它激发了科学家们深入探究的欲望，成为科学探索的起点。在科学研究中，假设或公理或第一性原理为科学家们提供了一个明确的研究目标和方向，或基础，使得研究活动更加有目的性和针对性，更加高效。
基本逻辑基础在科学技术发展历程中扮演着举足轻重的角色，是推动科学探索、理论形成、实践指导和技术创新的重要力量。
以公理体系为例。公理体系对于一个学科的发展具有极其重要的意义，它在多个方面对学科的成熟和进步起到了关键作用：公理体系为学科提供了一组基本的、不容置疑的出发点。这些公理和公设是构建学科理论大厦的基石，确保了学科研究的起点是坚实可靠的。公理体系通过逻辑推理来构建理论，确保了理论体系内部的逻辑一致性。任何从公理出发的推导都必须是逻辑上严密的，这有助于避免矛盾和错误的产生。公理体系使得学科知识能够以一种系统化的方式组织起来。它允许研究者以一种结构化的方法来探索和理解学科的各个方面，从而形成完整的理论体系。公理体系通过严格的证明来确立理论的正确性，这大大提高了理论的可靠性。研究者可以确信，只要公理是正确的，那么从这些公理推导出的定理也是正确的。
3、2假说、公理、第一性原理及其生成物
基本的逻辑基础包括多种形式。例如公理、假设、第一性原理等等。应用领域包括数学，物理，化学，工程科学的多个子领域。对于广义机械结构科学领域，目前还没有看到类似的基本原理的文献。用于机械科学的基本原理，哪一种形式更好？哪一种更适用于广义机械科学领域？是选择其中一种或几种并用？还是移植或修正？还是另起炉灶？下面做一个深入全面的分析。
3.2.1 假设与假说
在中文语境下，假设有两类解释。第一类假设称为探索性假设，第二类假设称为理想化假设。
第一类假设有时也称为假说。假说是对一个未知事物的性质进行的探索性判断。这类假设通常基于现有的观察、实验数据或理论推理，但尚未经过全面的科学验证。它们旨在提出新的理论框架、解释现有现象或预测未来趋势，是推动科学进步的重要动力。例如，量子纠缠假设：描述了两个或多个粒子之间的一种纠缠状态，即它们之间的状态是不可分离的。这一假设挑战了经典物理学的观念，为量子力学的发展提供了新的视角。大陆漂移和板块构造假设：解释了地壳运动的原因和机制，对地质学、地球物理学等多个学科产生了深远影响。进化论的自然选择假设：揭示了生物多样性的起源和演化过程，是现代生物学的基础理论之一。
这类假设为科学研究提供了新的方向和目标。通过设计实验、收集数据和分析结果，科学家们可以逐步验证或修正这些假设，从而推动科学知识的积累和更新。
理想化假设是对一个已知事物的简化或理想化判断。这类假设通常基于对现有事物性质的深入了解和分析，通过忽略某些次要因素或引入理想化条件来简化问题，以便更容易地进行理论研究和计算分析。例如，理论力学的刚体假设：忽略物体的变形和内部应力分布，将物体视为完全刚性的整体进行研究。材料力学的连续性假设：认为物体在变形时内部介质是连续分布的且力学性质均匀一致，便于建立连续介质力学模型进行分析。弹性力学的完全弹性假设：认为物体在受力变形后能够完全恢复原状且没有能量损失（即无塑性变形和迟滞现象），便于建立弹性力学理论模型进行分析计算。
理想化假设为科学研究提供了简化和理想化的模型或框架。通过这些模型或框架科学家们可以更容易地揭示事物的本质规律和内在联系，为实际问题的解决提供理论指导和技术支持。
两类基本假设都是科学研究的起点：无论是探索性假设，还是简化或理想化假设。都基于现有知识：两类假设的提出都不是无根据的，而是基于现有的观察、实验数据或理论推理。它们是在对已有知识进行深入分析和理解的基础上形成的。
探索性假设的生成物，需要证实或证伪。证实则变为真理或学说。
理想化假设的生成物，是基于假设的定理，方法等。
3.2.2第一性原理
第一性原理（the First Principle Thinking）源于古希腊哲学。公元前4世纪，亚里士多德在哲学著作《形而上学》中提出了第一性原理的概念，即每个系统中存在一个最基本的命题，它不能被违背或删除。第一性原理要求人们深入到问题的根本，拆解复杂问题到最基本的真理和事实，然后从这些最基础的元素出发，重新构建思考和解决问题的方法。作者关注第一性原理是由于澳龙马斯克对第一性原理的成功应用之后。
第一性原理强调从最基本的原理和常识出发，寻求 洞察事物的本质。它不依赖已有的观念或假设，而是基于理性思维和逻辑推理，从最基本的真理和事实出发。通过拆解问题到最基本的事实，并基于这些事实重新思考和解决问题，第一性原理能够激励人们超越传统和表象，实现真正的创新和突破。
第一性原理应用领域包括数学、物理学、教育领域、工程技术领域等等。
在航天工程领域，SpaceX公司的马斯克就成功运用了第一性原理。传统的航天运载火箭发射成本高，因为以往都是基于已有的采购和制造模式。马斯克从最基本的原理考虑，火箭的材料成本、运输成本等基本构成要素入手。比如火箭的主要材料是铝合金等，他计算出这些材料的真实成本并没有那么高，然后思考如何优化制造流程，通过自己生产一些关键部件、采用可重复使用技术来降低火箭发射成本。其猎鹰系列火箭的成功部分得益于这种基于第一性原理的思考方式，可重复使用的火箭极大地降低了太空运输的成本。
第一性原理的生成物，包括定理原理、方法或人工物。
按照其生成物的不同，第一性原理可以分为理论公理和人工物公理。应用理论公理可以推导得到定理、原理、方法等。应用人工物公理可以构建各种人工物和形成各种方法。
3.3.3公理。
公理是指依据人类理性的不证自明的基本事实，经过人类长期反复实践的考验，不需要再加以证明的基本命题。这些命题在逻辑体系中起着基石的作用，是人们普遍认可的真理。公理具有自明性、独立性和完备性等特点。
自明性是指公理本身无需证明，其正确性通常是基于直觉或普遍经验所证实的。独立性是指公理之间不能互相推导，它们是相互独立的。完备性是指公理体系应该能够推导出该学科的所有其他命题。
公理在数学、物理、逻辑和设计等学科中有着明确的应用。下面是几个学科领域的公理应用。
（1）、设计公理，
设计公理是设计领域中被广泛认可的、具有普遍指导意义的基本准则或原则。以下是一些常见的设计公理及其解释：
A.独立性公理：独立性公理要求设计过程中，功能需求之间应保持相互独立。也就是说，一个功能的实现不应该影响或依赖于其他功能的实现方式。这样可以使设计更加清晰、易于理解和修改，避免功能之间的相互干扰和耦合。例如，在汽车设计中，制动系统和加速系统的设计应相互独立，以便在任何一个系统出现故障时，另一个系统仍能正常工作，且不会因为一个系统的调整而影响另一个系统的性能。
B.最小信息公理：在满足设计目标的前提下，设计应包含尽可能少的信息。简单来说，就是要追求设计的简洁性和高效性，避免不必要的复杂性。这不仅可以降低设计成本、提高设计效率，还能减少设计中可能出现的错误和不确定性。例如，在产品的用户界面设计中，应尽量减少不必要的元素和操作步骤，使用户能够快速、准确地完成任务。
C.实用性公理：设计的产品或系统必须满足用户的实际需求，具有实际的使用价值。这是设计的最基本要求，也是设计存在的意义所在。设计师需要深入了解用户的需求、使用场景和使用习惯等，以确保设计的实用性。
（2）、刚体力学公理：
A. 二力平衡公理：作用在同一刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件为等大、反向、共线。只有当力作用在刚体上时，该公理才成立，对于非刚体，这个条件不充分。例如，软绳受两个等值反向的拉力作用可以平衡，但受两个等值反向的压力作用就不能平衡。
B. 加减平衡力系公理：在作用于刚体的任一力系上，增加或减去一个平衡力系，原力系的外效应不变。此公理只对刚体成立，对变形体增加或减少一个平衡力系，其变形和应力都将改变。
C. 力的平行四边形法则：作用于物体同一点上的二力可以合成为一个力（称为合力）。合力作用点仍在该点，合力的大小和方向由以两分力为邻边构成的平行四边形的对角线确定。该法则是意大利达·芬奇先作实验研究，后由荷兰 S.斯蒂文通过大量实验在 1586 年论证得到的。
D. 作用与反作用定律：两个物体间相互作用力同时存在，且等大、反向、共线，分别作用在这两个物体上。这是牛顿提出的运动三定律之一。该定律与二力平衡公理的区别在于，二力平衡公理中的二力作用在同一物体上，而作用与反作用定律中的二力分别作用于不同的物体上。
通过对数学、物理学、化学和工程学科等学科的假设公理和第一性原理的分析，我们可以总结出这些原理的一些共同特点和作用：
基本原理通常具有普遍性和必然性，它们描述了自然界或工程实践中普遍存在的规律和现象。这些原理不受时间、地点和具体条件的限制，具有广泛的适用性。基本原理是学科发展的基础，它们为学科理论体系的构建提供了支撑。同时，这些原理也具有指导性，它们为我们理解和解决具体问题提供了方向和思路。基本原理具有逻辑性和严密性。这它们能够成为学科发展的可靠依据，并为新理论的提出和验证提供了基础。
在构建技术人工物基本原理的过程中，我们可以从现有科学学科的基本原理中汲取宝贵的经验并获得有益的启示
第五章 广义机械结构科学的基本逻辑基础：人工物结构学公理
本文提出一个适用于人工物科学的基本逻辑基础：人工物公理。这个是关于物体存在和物体改变或连接的人工物公理，同样适用于技术人工物和广义机械结构科学。
本章讨论四个方面的问题。a、涉及的基本概念；b、人工物公理的基本命题；c、人工物公理的解释和说明；d、人工物公理的评估和证伪。
5.1基本概念
基本概念指的是某一学科、领域或整体中最基本、最核心、最普遍接受的概念或观念。这些概念是理解更复杂、更高级别知识的基础。基本概念通常是经过长时间的研究、讨论和实践而形成的，它们为学科的发展提供了基石。例如：物理学中的力、运动、能量、质量等概念。生物学中细胞、组织，遗传、进化等概念。广义机械结构科学领域，基本概念包括，物体，原料，材料，劳动，改变，连接，基体（主体），连接子，构件，部件，人造物，人工物，等。还有一部分 概念被被普遍接受的概念，作为已知概念，不做定义。
（1）物体，是一种客观实在，指人可以触及，或可以感知，或可以改造，可以利用的客观实在。远在若干光年之外的物质不是本文所说的物体，深在地球中心的物质也不是本文研究对象。不被感知的暗物质不会被本文所应用。
（2）原料是指人们有意使用的，没有经过加工或简单加工改造的，且具潜在功能或利用价值的物体。原料是指生产某种产品的基本原料，它是用于生产过程起点的产品。包括自然形态下的产品：如森林里的原木、矿产品的铁矿石、煤炭、石油等。如用来冶金的矿砂，用来纺织的棉花，都是原料。
（3）材料是指经过加工或处理的原料，并用于构成产品主要实体的各种物体。如木板、钢材、塑料颗粒、汽油等。
（4）结构
人工物的结构是由各种基本结构单元构成的。基本结构单元通过各自的独特连接方式将这些要素组合在一起，形成一个整体。这种组合方式可以是物理上的连接，如焊接、粘合等，也可以是功能上的整合，如信号的连接等。也可以是通过改变形成新的连接关系和新的功能。
人工物的结构决定了其外形和功能。外形是人工物结构的直观表现，它反映了人工物的形状、尺寸和外观特征和主观功能。而客观功能则是人工物结构所实现的目的和效果，它体现了人工物的实用性和价值。例如，飞机的结构决定了性能，汽车的结构决定了其能够行驶。汽车的外观体系了美学功能。
人工物的结构还需要具备稳定性和可靠性。人工物的材料对结构设计和实现具有重要影响。不同的材料具有不同的物理和化学性质，这些性质决定了材料在结构中的适用性和性能。
（5）功能
人工物的功能是指人工物在设计、制造和使用过程中所表现出的特定作用、效果或能力。这些功能满足了人类的某种特定需求，功能是人工物存在和发展的重要基础。人工物的首要功能是满足人类的各种需求。这些需求可以是物质层面的，如食物、衣物、住房，汽车等；也可以是精神层面的，如娱乐、教育、艺术等。人工物通过其特定的功能，为人类提供便利、舒适和愉悦的生活体验。
（6）劳动 劳动是人们通过使用体力和智力，改变物质资料和精神资料的过程。这种过程既创造社会财富，也满足人们的精神需求。在这个过程中，劳动者通过付出体力和智力，生产出各种产品和服务，从而满足社会的物质和精神需求。
（7）改变
改变通常指的是物体或事物发生显著的差别或变动。这种变动可以是物理上的、化学上的、生物上的，也可以是心理上的、社会上的或文化上的。改变可以是积极的，也可以是消极的，它取决于改变的方向和结果。
例如：物理改变如物体形状、大小、颜色的改变，结构变化：如物质内部原子、分子结构的重新排列或组合。状态变化：如物质从固态到液态、气态的转变。化学改变包括物质之间的化合、分解、置换等反应，化学改变导致新物质的生成。
改造，加工，变革，改造，变形（冲压，铸造），变异，变质，选择，采集等等也是改变。连接、组合也是一种改变。只是在制品人工物中，连接组合是主要的构建模式，故把连接组合从改变中分离出来。实际上改变是可以包括连接与组合的。
（8）连接
连接通常指的是将两个或多个事物、部件或系统结合在一起，以实现某种功能或达到某种目的。这种结合可以是物理上的，也可以是逻辑上或功能上的。广义的连接则涵盖了更广泛的内容，它不仅仅局限于物理上的连接，还包括逻辑、功能、信息、数据等多个方面的连接。在广义上，连接可以被视为一种关系或纽带，它将不同的事物、部件或系统紧密地联系在一起，形成一个有机的整体。联接，结合，组合、关联、相关等等都是连接的某一种形式。改变也可以理解为一种新的连接或新的组合。
在各个领域中，连接不仅是物理结构稳固性的基础，也是信息传输、知识共享和人际交流的关键。在工业生产中，连接技术的不断进步推动了制造业的发展；在信息技术领域，连接都具有重要意义。
在工程技术领域，连接涉及到各种部件、构件或系统之间的结合和固定，以确保整个工程结构的稳定性和安全性。连接主要包括以下几个方面：
机械连接如螺栓连接：铆钉连接：焊接连接：通过螺栓和螺母将两个或多个部件紧密结合在一起。电气连接可以通过焊接、插接、螺纹连接等方式实现。
除了上述几种连接外，还存在许多其他类型的连接，如音频信号的连接 等。这些连接方式各有特点，适用于不同的场合和需求。
3D打印技术是一种革命性的制造技术，它能够实现复杂形状和结构的物体的快速制造。3D打印技术的发展正是基于可变性与可连接性原理的。通过改变打印材料、打印参数和打印路径等，可以制造出具有不同形状、尺寸和功能的物体；同时，3D打印技术还可以与其他制造技术（如铸造、锻造等）相结合，形成更复杂的制造系统。这些改变和连接使得3D打印技术在航空航天、医疗、汽车等领域得到了广泛的应用。
（9）人造物：人类在劳动过程中，为某种目的，对对象的改造，形成的客观实在，称为人造物。人造物可以有确定的功能或没有功能，或没有为制造者所用的功能。例如车削一个零件，会产生铁削和成品。铁削是无用的。
（10）人工物，具有确定功能的人造物，称为人工物。这里之狭义人工物。
（11）需求，人类的某种需要或要求。包括物质的和精神的。
（12）主体是物体或事物的主要部分。广义机械结构学中，主体指有形物体表面包裹的部分，具有该物体的核心功能。与建筑学的主体内涵类似。本文所说的主体不是法学的主体，也不是哲学的主体。
（13）基体（主体）
基体是一种特定的物质，例如各种材料，如果：
A该物质至少具有某一种满足人类需求的功能，主观或客观的功能。
B该物质结构，是由主体和表面构成的整体，表面有一个区域是可连接表面，称为连接面，其余称为自然表面。
基体至少具有某一种满足人类需求的功能，主观或客观的功能。和基本的连接功能。则该物质称为基体。
（14）连接子
连接子由连接子主体（基体）和连接子两部分组成。
A、连接子的功能：包括主体的连接功能和与外界的连接功能
连接子主体是一个曲面，工程意义的曲面，有厚度，具有无限的柔性，连接子至少具有一种连接功能。
B、连接子的结构，是由柔性主体和表面构成的整体，表面有一个区域是可连接表面，称为连接面，其余称为自然表面。连接子与连接子主体连接构成一个整体。该整体称为连接子。
任何一个技术人工物，都是由主体和连接子（关联子）两部分组成。这是技术人工物具有自相似性的基础。
（15）构件 由基体和连接子组成，连接子附着在基体表面，构成一个整体。构件具有某种为人所用的功能和某种连接功能。
5.2 人工物结构学公理的基本命题
在自然科学领域，第一性原理通常作为学科的基础假设或公理，为学科的发展提供坚实的理论基础。对于技术人工物科学而言，构建其第一性原理过公理同样至关重要，它不仅能够指导技术人工物的设计、制造与应用，还能推动该领域的持续创新与发展。
基于前文对技术人工物和艺术人工物本质属性及相关理论的深入分析，我们提出以下三组命题作为人工物结构科学的第一性原理或人工物公理：
第一组命题：存在性公理
至少存在一类物体，这类物体能够满足人的主观或客观需求，或既能满足精神需求又能满足物质需求。这类物体即为技术人工物，它们是人类为满足特定需求而创造或改造的。第一组命题称为存在性公理。
此公理表明，人工物的存在是基于人类需求而产生的，它们具有为人所用的价值。同时，人工物具有为人可用的时间窗口，即在其生命周期内，至少有一段时间是可以被人类所利用的。
第二组命题：可变性与可连接性公理
技术人工物的特性是可以改变的，且物体与物体之间是可以相互连接的。改变或连接后的新物体仍具有可改变性和可连接性，这种改变和连接可以进行有限次。第二组命题称为可变性与可连接性公理。
此公理保证了技术人工物的多样性和创新性。
广义改变：改变不仅限于几何形状的变化，还包括材料特性的改变、内部结构的调整以及与其他物体的连接或组合。例如，通过冲压、铸造等工艺改变物体的形状和内部连接；通过热处理改变材料的性能；通过编程改变智能设备的行为等。
广义连接：连接不仅指两个或多个部件之间的物理连接，还包括信息连接、功能连接以及虚拟连接等。例如，机械连接、电信号连接、物流连接、代码连接等。广义连接使得技术人工物能够形成复杂的系统，实现更高级的功能。
第三组命题：可持续性原理
有限次改变或连接组合后的产物（新物体）仍然具有满足人的主观或客观需求或主观和客观需求的可能性。第三组公理称为可持续性公理。
此公理表明，技术人工物在经历改变和连接后，其价值和功能可能会发生不会会得到增强或拓展，但不会丧失。所以人工物可以承前启后，继往开来，实现可持续性发展。
5.3、人工物结构学公理的详细解释和说明
在人工物公理的命题中，有几个主要概念，需要特别说明。
（1）关于改变与广义改变
改变是技术人工物发展的核心动力。广义改变不仅涉及物体形状、尺寸和材料的改变，还包括物体内部结构和功能的调整。例如，通过增材制造（如3D打印）技术，可以创造出具有复杂内部结构和功能的物体；通过材料科学的发展，可以开发出具有特殊性能的新材料，如高强度、高韧性、耐高温等。这些改变使得技术人工物能够更好地适应人类的需求和环境的变化。
（2）关于连接与广义连接
连接是技术人工物形成系统和实现复杂功能的基础。广义连接不仅指物理上的连接，还包括信息、功能和虚拟的连接。例如，通过物联网技术，可以将各种设备连接起来，形成一个智能的生态系统；通过云计算和大数据技术，可以实现信息的共享和分析，为决策提供支持。这些连接使得技术人工物能够协同工作，实现更高效、更智能的功能。
5.4 人工物结构学公理评估
公理，是理性系统中不可或缺的基础前提或条件，是构建整个理论体系或系统的基石。它具有基础性、不可推导性、普适性和简洁性等特点，是理解和解释现象、推导结论的出发点。
判断一个命题是否是符合公理要求，是一个比较困难的问题。我们从以下几个方面入手，对其进行检查和测试：
首先需要明确第一性原理的定义然后判断其自明性、基础性、普适性和独立性等。
5.4.1 存在性公理的合理性
存在性原理是基于人类生存和发展而提出的。自然创造了生物，生物进化出人类。人类产生和进化的过程，自然界提供了必须的物质，人类利用了这些物质。因此，存在性原理是符合人类历史发展规律的，是具普遍意义的。
这一原理强调了这些物体可以是自然存在的，也可以是人工制造的。这一原理还暗示了物体的可用性是有时效性的，即它们在特定条件下和时间段内能够满足需求。
上述陈述在广义机械科学领域内是不可违背的，是必须被遵循的基本规则。
5.4.2可变性与可连接性公理的合理性
可变性与可连接性原理是自然界的本质属性和人类创新活动的特点而提出的。自然力的物体自其产生以来，一种处于改变和建立新的连接之中。从大爆炸开始，随着时间的推移，不断有新物质生成。新物体的产生，依赖新的改变和新的连接。发展至今，也是如此。这是自然界的普遍规律在人工物中的具体应用和体现。
所以技术人工物作为人类智慧和创造力的结晶，其特性是可以改变的，且物体之间可以相互连接形成更复杂的系统。这种改变和连接是技术人工物不断创新和发展的基础。因此，可变性与可连接性原理是符合自然界发展的一般规律的。
5.4.3可持续性公理的合理性
可持续性发展公理同样是基于人类生存和发展的实践而提出的。人类的需求是不断变化的，技术人工物需要不断适应这种变化以满足人类的需求。同时，技术人工物也需要具备可升级性和可扩展性，以适应未来可能出现的新需求。因此，需求满足性原理是符合人类需求和技术人工物发展规律的，是具有普遍意义的。是人工物可持续性发展的理论基础。
可持续性原理强调了改变和连接后的产物仍然能够满足人类的需求的可能，这意味着技术发展应该考虑到长远的可持续性。
人工物公理符合自然界发展的一般规律。为技术人工物科学提供了一个坚实的理论基础，并且可以指导我们在设计和制造过程中做出更加明智和可持续的决策。技术发展应该以人为本，考虑到人的需求和福祉，同时也要考虑到环境和社会的可持续性。这些原理的提出，对于推动技术人工物科学的发展和创新具有重要意义。
人工物公理的陈述具有简洁性。能够广泛适用于广义机械系统内的各种情况。同时，准确地抓住事物的本质，避免了不必要的复杂性和模糊性。
5.4.4 第一性原理回答了什么
（1）、回答了“道生一”的问题。
第一个人工物为什么能够产生？因为人有欲望，有需要，为什么能够找到，因为这个物体是存在的。存在，故：道可生一。各行各业都有第一个，各行各业的第一个都出现了，以后，新的第一个还会陆陆续续出现。所以，存在性的原理解决了道生一的问题。
（2）、 回答了“一生二”的问题
第二个人工物物为什么能够产生？因为人有欲望，有需要，因为物体可以改变，或可以连接或即可以改变又可以连接，所以新物体产生了。又因为新物体具有为人可用的可能性，故新物体中会有新的人工物。所以第二个人工物出现了。
（3）、 回答了“二生三”的问题
第三个人工物物为什么能够产生？因为人有欲望，有需要，因为物体可以进行连续改变，或可以进多次连接或即可以多次改变又可以多次连接连接，所以新物体产生了。又因为多次连接或改变产生的新物体仍然具有为人可用的可能性，故新物体中会有新的人工物。所以第三个人工物出现了。
（4）、回答了“三生万物”的问题
第3+N(N>0,N为正整数)个人工物为什么能够产生？因为人有欲望，有需要，因为物体可以进行有限次改变，或可以进有限次连接或即可以有限次改变又可以进行有限次连接，所以新物体会不断产生。又因为连接或改变产生的新物体仍然具有为人可用的可能性，故新物体中总会有新的人工物。所以第3+N(N>0,N为正整数)个人工物就不断出现。
所以人工物公理解决了人工物的生存发展的基本哲学问题。
5.5. 人工物结构学公理的学术意义
5.5.1、奠定了技术人工物科学的基础
人工物公理作为技术人工物公理，为技术人工物科学的生成和发展奠定了坚实的逻辑基础。它们不仅揭示了技术人工物的本质属性和基本特征，还为技术人工物的设计、制造、应用和创新提供了明确的理论指导。推动了技术人工物科学的创新与发展。
5.5.2、拓展了公理的应用范围，丰富了第一性原理的内涵。
公理主要用于属性物理等基础学科。在应用科学领域的应用，比较分散，主要用于各个分支学科。如设计公理等等。现在推广应用到人工物领域，具有重要的理论和实际意义。
人工物公理强调了技术人工物的可变性和可连接性，为技术人工物的创新提供了无限的可能性。同时，它们还强调了技术人工物在满足人类需求方面的持续性和发展性，为技术人工物的长期应用和发展提供了坚实的理论基础。这些原理的提出和应用将推动技术人工物科学的不断创新和发展。
5.5.3、为技术科学提供了一个新的科学范式。一个以人工物公理为基础，一基本的递进的层次结构为主框架的逻辑范式。可以应用于机械可，液压气动科学，建筑学等学科。
5.5.4、促进了跨学科交流与合作
人工物公理涉及了多个学科领域的知识和理论，如物理学、工程学、心理学等。它们的提出和应用将促进不同学科之间的交流与合作，推动跨学科研究的发展。这将有助于形成更加全面和深入的技术人工物科学理论体系，为技术人工物的创新和应用提供更加广泛和深入的支持。
5.6 人工物公理在应用方面与其他公理的区别
人工物公理与数学几何学 物理学等理论公理不同，与工程科学个分支学科的假设或公理不同。人工物公理的应用（用于构建各种各样的人工物），除受到自身公理的约束外，还受到自然科学规律和社会科学规律和法律法规等的约束。
5.6.1 在基础性、普遍性和抽象性等方面具有相同之处
在基础性方面，理论公理和人工物公理都是各自领域内的基本出发点，为后续的推导和应用提供了坚实的基础。两者都是构建复杂理论或实践体系的基石，不可或缺。
在普遍性方面，理论公理通常被认为是普遍适用的，不依赖于特定的环境或条件。人工物公理同样具有普遍性，同样是设计和构建人工物时必须遵循的基本原则。
在抽象性方面，理论公理往往是抽象的数学或逻辑陈述，不直接涉及具体的物理实体。人工物公理也具有一定的抽象性，它们关注的是设计和构建过程中的基本规律和原则。
5.6.2在应用领域、理论公理与人工物公理的差异
在应用范围方面，理论公理主要应用于数学、物理等自然科学领域和某些构成技术的分支领域，用于推导原理、定理和方法。人工物公理则主要应用于工程、设计、技术等技术人工物领域，指导人工物的设计和构建。
在约束条件方面，理论公理在逻辑推理的指导下，可以自由地推导各种原理、定理，通常不受其他客观规律的约束。人工物不仅必须遵守人工物公理，还必须考虑其他客观规律（如能量守恒定律、动量守恒定律等），以及人的主观意志、社会标准、政府法律法规，甚至宗教因素等。
在评价标准方面，理论公理推导出的原理、定理通常通过逻辑严密性和数学一致性来评价。人工物的评价则更为复杂，包括技术可行性、经济效益、社会影响、伦理道德等多个维度。
在稳定性方面，理论公理相对稳定，一旦确立，很少发生变化。人工物公理和相关的约束条件可能随着科技进步、社会发展而发生变化。此时的人工物，彼时肯不是人工物，而是报废物。
5.6.3人工物公理的应用在设计和构建过程中受到多方面的约束
人工物在设计和构建过程中受到客观物理规律、主观意志与需求、社会文化因素、法律法规与政策、技术可行性与成本效益以及伦理与道德等多方面的约束。这些约束共同作用于人工物的设计和构建过程，确保其既符合科学原理和技术要求，又符合社会伦理和人类长远利益。
这些约束可以归纳为以下几类：
（1）. 客观物理规律
任何系统或人工物的能量变化必须遵循能量守恒定律，即能量不能凭空产生或消失，只能从一种形式转换为另一种形式。在没有外力作用的情况下，一个系统或人工物的总动量保持不变。特别是热力学第一定律和第二定律，对人工物中的能量转换和传递过程施加了严格的限制。
（2）. 主观意志与需求
人工物的设计和构建往往受到设计师、用户或社会群体的主观意志和需求的影响。人工物需要满足特定的功能性和实用性要求，这些要求通常来源于人的主观需求和期望。
（3）. 社会文化因素
人工物的设计和构建需要符合社会普遍接受的标准和规范，这些标准和规范可能涉及安全、环保、美观等多个方面。在某些文化或宗教背景下，人工物的设计和构建可能受到特定的宗教或信仰的约束。
（4）. 法律法规与政策 对于具有创新性的人工物，知识产权法（如专利法、著作权法）提供了保护机制，但同时也对人工物的设计和构建施加了约束。随着环保意识的提高，越来越多的环保法规对人工物的生产过程、使用过程和废弃处理过程提出了要求。政府政策可能对某些类型的人工物给予鼓励或限制，从而影响其设计和构建。
（5）. 技术可行性与成本效益
人工物的设计和构建必须考虑当前的技术水平和可行性，不能超越现有技术的限制。还需要考虑成本效益比，即在满足功能性和实用性要求的前提下，尽可能降低成本和提高效益。
（6）. 伦理与道德
人工物的设计和构建应遵循伦理原则，如尊重人权、保护隐私、避免歧视等。设计师和工程师在设计和构建人工物时应承担相应的道德责任，确保人工物不会对人类或环境造成负面影响。
社会科学规律对人工物的约束不是一成不变的。
从经济学角度看，市场的供需关系会动态变化。例如，随着技术进步和消费者偏好的改变，以前需求旺盛的人工物可能会被市场淘汰。以传统胶片相机为例，在数码技术兴起后，其市场需求急剧下降。成本 - 收益分析也会因原材料价格波动、劳动力成本变化、政策调整（如税收优惠或贸易关税）等因素而改变，企业需要根据这些变化调整人工物的生产策略。
在管理学领域，组织管理和分工协作的方式会随着技术革新和社会观念的进步而演变。比如，互联网技术的发展使得远程办公成为可能，一些人工物的设计和生产团队可以跨越地域限制进行协作。同时，项目管理的理念和方法也在不断更新，新的敏捷开发方法在软件等人工物开发过程中逐渐得到广泛应用，取代了传统的、较为僵化的开发模式。
社会学方面，社会文化处于持续变迁之中。社会观念的更新、文化的交流融合会改变对人工物的审美和功能需求。比如，随着环保意识的增强，消费者更倾向于选择可持续材料制成的人工物。并且，社会分层也会因经济发展和政策调整而发生变化，从而影响人工物的消费市场定位。
法学领域同样如此，法律法规会根据社会发展的需求不断完善。例如，随着人工智能技术的发展，相关的知识产权法律和产品安全法规在不断更新，以适应新的人工物类型（如智能机器人）和其带来的新问题（如数据隐私、算法安全等）。
第六章 结论与展望
6.1研究成果总结
本文提出了关于人工物结构生成的底层逻辑：人工物结构学公理。该公理，不仅奠定了人工物的发展基础，而且，还给出了人工物的产生和生长机制，指明了技术人工物生生不息的动因。
明确了人工物、人造物和人工物和技术人工物的概念与特征：本文分析了其物理特征、功能特征以及在不同领域的表现形式，揭示了人工物和技术人工物的本质属性。
分析了现有科学学科的第一性原理：通过梳理数学、物理学、化学和工程学科等自然科学的基本，探讨了这些原理对广义机械科学的借鉴意义。
构建了人工物公理：基于人工物的本质属性和相关理论，提出了存在性原理、可变性与可连接性原理以及可持续性原理，作为人工物和技术人工物科学的基础假设和公理。
验证了人工物公理的合理性和有效性，展望了第一性原理的广泛应用前景。6.2 研究的不足与展望
虽然论文提出的公理在多个领域得到了验证，但由于技术人工物的多样性和复杂性，这些原理可能无法完全适用于所有情况。在未来的研究中，我们需要继续探索和完善这些原理的普适性。在未来的研究中，我们需要加强跨学科整合，将这些原理与其他学科的理论和方法相结合，形成更加完善和系统的人工物设计理论和方法体系。
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后记
本系列博文自2023年11月11日发表第一篇博文以来，今天发表的是第十四篇、十五篇。随着人工物结构学公理的提出，广义机械基础逻辑架构已经基本构成为一个体系。
本文提出了技术人工物结构学公理。该公理适用于人工物结构学，适用于广义机械结构学。该公理包括三组基本命题。第一组是存在性公理，第二组是可改变和可连接公理。第三组是可持续发展公理。该三组公理，不仅奠定了人工物特别是技术人工物底层逻辑架构的发展基础，而且，还给出了人工物和技术人工物的产生和生长机制，指明了人工物生生不息的动因。
数学、现代自然科学，工程科学某些分支等学科，都是在某种最基本的逻辑基础上建立起来的。就像建筑物的地基、基础一样。基本逻辑基础包括，基本假设，公理或基本原理或第一性原理等多种形式。这些逻辑基础是十分重要的。广义机械结构学自然不能例外，也应该有自己的基本逻辑基础。到目前为止，还没有看到适用于所有技术人工物的基础逻辑架构的文献。
作者撰写系列博文，其目的在于构建一逻辑严密，科学系统，自洽简单的广义机械结构学科的初步框架。按照正常撰写规范，建立一个科学体系，应当从基本的底层逻辑结构开始撰写。在结构框架基本完成之后，再提出基本假设或第一性原理或公理等等。这就好比建立一座大楼，先把上层建好了，最后再去打基础。这不合逻辑。却是事实：因为，在广义机械基础逻辑框架已经初步完成之后，作者今天才发表关于人工物公理的相关文章。
从已经发表的博文看出，笔者论述的是广义机械科学的结构底层逻辑。而本篇博文谈论的是人工物的底层逻辑。二者的内涵和外延是不同的。人工物的外延远大于广义机械结构的外延。一般来说，外延小，会更易于概括归纳。反之难度会增大。而探求一个学科的底层逻辑或第一性原理或公理，是一件困难的事情。直观感觉，探求技术人工物的底层逻辑会难于广义机械结构的底层逻辑。笔者为什么弃易而攻难吗？这就与本人的研究兴趣和爱好有关，也与研究的课题有关。
笔者比较喜欢数学、逻辑和哲学。大学毕业后，订阅自然科学哲学问题丛刊多年。家里藏书中有很多本哲学、逻辑和数学书。在教学和研究中，发现一些问题后，萌生了构建机械学科的公理体系的念头。那时，对数学的公理，几何学的公理和技术学科的基本假设关注较多。授课时，多次发现一些机械原理的问题，于是，寻求问题的根源，寻根究底，探索本源。但没有看到有关公理等最基础的文献。所以最早试图探求的是人工物的公理。对机械结构公理探求的是在2021年后提出的。因为那时，拟撰写一本专著并开始编写大纲。但是，当时并没有认真分离两种学科的差别。直到最近两个月来，思考二者的区别，并最终决定，把提出来的第一性原理用于技术人工物和人工物。一方面，因为广义机械科学涉及的人工物与技术人工物的界面难以分离。另一方面，二者在第一性原理或公理等底层逻辑方面，几乎就是相同的，或者说，就是相同的。最重要的是，提出来的第一性原理（公理）是完全适用于技术人工物的。 在非技术人工物中进行广泛的验证，对某些概念的进行拓展，发现还可以推广到所有人工物。所以，最后，提出的是关于人工物的公理。
基本基础逻辑有多种形式。我们现在把它统称为基本逻辑基础或基本原理）。基本逻辑基础是一个逻辑支点，是一个基石。这个东西应该在先定下来。我们正好倒过来了。其原因是作者感觉这是一个难题，对此研究有20余年。由于没有检索到比较接近的对比文献，一直摸索前行，又一直不甚满意。这或许是一个真难题，也或许是因为作者愚钝，或许这即是一个难题又因作者学力有限。从第一个版本（以连接为主线，形成公理为目标），接着的版本多以基本假设为目标，进行的修正、增补。到最后的两个版本，一个是三原理版本。以人的主观能动性为主线，构建基本原理为目标。另一个是五原理版本，2022年初还是以人的主观能动性为主线，构建基本原理为目标。直到今年初，五原理版本，2024年对五原理作了修改，改了名称。仍以人的主观能动性为主线，构建第一性原理为目标，名字改为第一性原理。
但是，后来，又改变了主意。因为，对于提出的基本逻辑基础的内容，仍然不甚满意。主要对陈述的不证自明的特性不满意，因为不能做到完美的不证自明。对公理的产物的稳定性不满意。因为人工物不像定理一样一经产生，不会改变，而人工物是有寿命的。这与公理的逻辑要求不吻合。因名不副实，故称为公理或第一性原理勉为其难。称为公理或第一性原理，就必须具有永恒的正确性，不然，今天是人工物，明天就不是，或者说你说是就是，你说不是就不是。就不能称为公理。称为公理或第一性原理，就必须不证自明，必须永恒，不能不证自明，不能永恒，就不能称为公理。但是更好的陈述一时又找不到。又到了不得不发表的时候。是继续寻求更好的表达，还是另寻它途？抑或将就发表？这是一个问题。还好，这时候一个新词豁然出现在眼前：“类公理”，“准公理”，“类第一性原理”。出于无奈也好，权益之计也罢，这个名词的出现时机是再恰当不过了。一个“类”字，把公理与类公理区分开来。类公理与公理相似，但不是公理。就如类人猿不是人一样。使用类公理，表达现有内容，它降低了不证自明的要求，拓宽了应用范围，做到了内容与名词的高度统一：名副其实。于是，决定用“类公理”，和“类第一性原理”来命名新提出的关于关于机械结构的基础逻辑。使用类公理这个名称，是可以自圆其说的：人工物，其评价标准含有主观因素。对于人工物，有时是说你行，你就行。公理推出的结论是不可推翻的。使用类公理或类第一性原理后，一个名副其实的广义机械结构的基本逻辑基础就基本形成了。
一个类字，解决了诸多困扰。着实高兴了几天。但是细想，又感觉不太对劲。一个类字，有凑合的嫌疑，有四不像的感觉。与严谨的科学逻辑不匹配。
于是想到广义一词。按照科学发展的一般规律，公理的内涵和外延也是可以拓展的可以发展的，可以变化的。于是决定还是用公理二字，公理概念广义化，公理概念做扩展。一方面对人工物公理的内容做修改、整合，使其符合公理的基本要求：不证自明。另一方面利用广义的拓展功能，对公理的概念进行拓展，放宽对其生成物的真理性要求。仍然使用公理一词。每一个公理都有学科的名号，如几何公理，设计公理。刚体力学公理等等。我们把本文提出的公理命名为人工物结构学公理。
机械基本逻辑架构的构建过程当中，没有发表上述公理。但是这些基本的底层的逻辑基础还是一直在起作用。作者的内心一直遵循这些隐藏着的公理，在指导着写作。所以，已发表的整个逻辑架构是符合本文提出的人工物公理的基本要求的。
前前后后，估计有几十个关于第一性原理的版本。本文仅介绍其中一个。太早的版本，太简陋，太粗糙，就不提了。更超前的版本，包含有假说的成分，一个公理又包容不下，故暂且不提。余下的版本，作者斟酌再三。现在框架搭建差不多了，该发现的问题也发现了。合适的名字也有了，也比较满意，就提出来了。
为人工物或技术人工物构建一个公理体系，是一个十分复杂繁琐的工程，同时也是一个不小的问题。涉及面广，而且要深入底层分析探求。构建公理体系是笔者最费力费时费神的工作。其中的艰辛、曲折、纠结，一言难尽。好在已经有了一个结果，也是挺让认人欣慰的。
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