高宏
请教数学家:布朗运动位移究竟是时间函数还是随机变量?
2024-8-20 19:15
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数学是研究现实世界数量关系和空间形式的一门学科,数学有别于其它学科的两个主要特征是:高度的抽象性和严谨的逻辑性。

牛顿创立《微积分》的目的是为了研究质点的运动状态及规律。质点运动的特点是质点空间位置随时间连续变化,即质点位置x是时间t的函数,因此,《微积分》用时间函数x(t)来表示质点在t时刻的位置。

随机过程》也令x(t)代表布朗粒子在t时刻的位置,并假设x(t)t的连续函数”。

随机过程》将时间区间[0t]进行n等分,x(t)表示为n个时间函数增量之和:

x(t) = x1 + x2 + … + xn

随机过程》又将n时间函数增量x1x2xn假设偷换n个独立同分布(i.i.d.随机变量,然后根据中心极限定理,得出

x(tN0,σ2t

随机过程》从“x(t)t的连续函数”的假设出发推出了“布朗运动位移x(t)服从0,σ2t正态分布”的结论,并将其作为《随机过程》基本假设,借助于形式逻辑规则构建出了《随机过程》布朗运动理论。

从上述推理过程可以看出,《随机过程》从“x(t)时间函数”的前提出发,推出了“x(t)随机变量”结论,表明《随机过程》在推理过程中出现了违反同一律的“偷换概念”逻辑错误。

时间函数x(t)随机变量x(t)的数学符号虽然完全相同,但它们是两个内涵与外延完全不同的数学概念。

随机变量x(t)中的t并不是自变量,t只是一个时间标记而已。随机变量x(t)的真正自变量是样本点ω,因此,随机变量x(t)t时刻有多个或无穷多个与样本点ω对应的取值,而时间函数x(t)t时刻仅有唯一一个取值。

为了保证数学理论的确定性和无矛盾性,必须要遵循逻辑思维基本规则——同一律

在同一推理过程中所使用的概念必须要始终保持同一不能用一个完全不同的概念换原有概念否则会犯“偷换概念”逻辑错误,导致结论在逻辑上不能自洽,并且与客观事实不符。

牛顿在创立《微积分》时违反同一律,将x0x=0这两个不同的概念相互替换,产生了著名的“贝克莱悖论”,引发了一场数学史上持续150年的第二次数学危机,《微积分》理论险被推翻。

请教数学家:布朗粒子在t时刻的位置x(t)究竟是时间函数还是随机变量

        

        

参考

[1] 请教物理学家:布朗运动位移究竟是时间函数还是随机变量?

https://blog.sciencenet.cn/blog-3418723-1447324.html

[2]Gregory F.Lawler.随机过程导论[M]. 张景肖译. 北京:机械工业出版社,2010.

[3] 布朗运动研究的乱象及机遇

https://blog.sciencenet.cn/blog-3418723-1446740.html

[4] 驱动《随机过程》范式转换的四个反常现象

https://blog.sciencenet.cn/blog-3418723-1438435.html

     

    

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