高宏
《随机过程》布朗运动定义与随机过程定义不能自洽
2025-6-16 11:30
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自洽性是数学理论的核心特征。自洽性要求数学理论能够自圆其说,在其理论内部始终要保持概念的一致性无矛盾性

如果一个数学理论中出现一个整数N既是“偶数”也是“奇数”的矛盾描述,则该理论不能自洽,会不攻自破,立即从教科书中淘汰消失。

在《随机过程》教科书中,对于“一个粒子”的空间位置随时间t变化过程随机过程定义将其称为随机过程的“一个物理实现”或 “样本函数”定义为固定ω时的随机过程X(ω,t)用小写x(t)表示。对于“所有粒子”在t时刻的空间位置,随机过程定义将其称为“随机变量”,定义为固定t时的随机过程X(ω,t)用大写X(t)表示。

注意样本函数x(t)是时间t的函数,随机变量X(t)虽然使用了时间函数符号,但它不是时间t的函数,而是样本点ω的函数。

令人不可思议的是,《随机过程》布朗运动定义竟然没有保持与随机过程定义概念的一致性,却用“随机变量”及其数字特征来描述随机过程的“一个物理实现”和“一个粒子”的空间位置随时间t的变化过程,与随机过程定义产生矛盾,不能自洽(表1)。

表1  随机过程定义与布朗运动定义对比

定义对比.png

《随机过程》布朗运动定义与随机过程定义不能自洽的原因在于:布朗运动定义违反了逻辑推理基本规则——同一律没有保持与随机过程定义的概念同一, 用“随机变量”来描述“一个粒子”在t时刻的空间位置,因而产生了“偷换概念”逻辑错误,导致布朗运动定义与随机过程定义不能自洽。

《随机过程》布朗运动定义“偷换概念”的逻辑错误,导致《随机过程》对布朗运动位移和瞬时速度的描述与自然科学、工程技术和社会科学大量的观察实验结果不符,无法正确描述实际的布朗运动现象及规律。

《随机信号分析》保持了与随机过程定义的概念同一, 用“样本函数”来描述“一个粒子”在t时刻的空间位置,因此对布朗运动位移和瞬时速度的描述与客观事实相符,可正确描述实际布朗运动现象及规律。

                    

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