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网络之数学物理方法

已有 504 次阅读 2024-4-13 11:32 |个人分类:工作点滴|系统分类:科研笔记

(2014-01-21 20:20:43)

    昨天是二十四个节气里的最后一个,“大寒”。按照结构洞理论的解释,强连结产生弱信号,弱连结产生强信号,所以弱连结往往提供了更大的信息量。

    信息等于信号加上噪声,然而并非所有的弱连结都能够产生强信号。现代科学已经从简单实验和小样本检验时代的数学完备性与精准性证明解放出来,进入了复杂网络和大数据时代,所以宏观拓扑结构就自然而然地变成了科学主流。弱连结产生强信号的充分必要条件是,当前节点激励与隐层节点响应之间存在高熵值数据所映射的强信号连结关系。并且节点与节点之间存在有双向能量传递函数,其中一个节点虽然在当前熵传递关系中属于弱连结,但是在其他传递关系中一定处于强连结地位,否则亦不成立。

    顺手在书架上捏来一本(1979年5月14日购买)吾在大连海运学院读大学时用过的书,《数学物理方法》(梁昆淼编,1979年2月第10次印刷)几个大字突然跃入眼底。强迫性回忆,毫无疑问是对预测的一个反向延伸,真希望“精确的回忆”能够产生“精准的预测”哈。研究网道又不想在数学理论上耗费气力的方法,就是以清晰的心路历程引导吾人之灵魂,将网道之物理描述与意义而翻译为数学问题。数学物理方法,物理数学模型,重构与设计是场之反演,力求解的适定性;分析就是正演,是指物理数学模型在一定初始条件和边界条件下,有且具有唯一解的状态。

    吾109小组用复杂网络理论研究地震特征之间的关系,虽然尚未小乘,但是已经初露端倪。据说《质能场论》对地震的预测如期应验了,其逻辑严密无懈可击。强迫振动、有电荷的电场、有源导热或扩散、信息黑洞、作用域,在泛定方程为非齐次的情况下,从物理的推理引导出解题的线索,大概就是吾在文章里所要表达的意思吧。汝会发现这些问题中的自变量不仅仅是时间,而且还有空间坐标,以及边界条件与初始条件。边界条件与初始条件反映了具体问题的特殊环境和历史,在给定边界条件与初始条件的情况下,根据已知的物理量求解出某一个物理量在给定区域里随时间和地点之变化,回答实际所提出的问题,1 有解;2 唯一解;3 稳定解。

    勒温(Lewin,1936)的场论,旨在预测个体的动机行为,认为答案就在“生活空间”这个概念中。生活空间包括个体以及他的心理环境,生活空间是“决定个体在某一时间里的行为的全部事件的总和。”对生活空间的理解,关键在于如何理解“心理环境”这个概念。外求与内求、探索与发现、创造与预测,吾似乎是在寻找,扭曲、拉伸、挤压后仍然不会改变的东西,那就所谓的宏观拓扑结构吧。

    分形(Fractal)理论原来是现代数学的一个新分支,是新的几何学,揭示世界的局部可能在一定条件下,某些过程中,或在某一方面(形态,结构,信息,功能,时间,能量等)可以表现出与整体的相似性,认为空间维数的变化既可以是离散的也可以是连续的。冥冥之中,宇宙里分形出太阳系,太阳系分形出地球,地球分形出人类,人类分形出互联网。”大同异者,完全相同或完全不同之和;小同异者,大体相同与部分相同之差。

    网络是客观存在的,互联网不过是电磁场所连结的人际关系而已。《老子》第25章中云:“人法地,地法天,天法道,道法自然。”“无”与“有”相当于“阴”与“阳”,是一体的两极。两极向对方的运动,也就是所谓的“执着两极究竟其中”的道理,也就是自然。尽管介数、核数、度值、集聚系数与结构洞在不同维度上描述了网络行为,但是至今吾仍然(甚至)无法判断它们彼此之间是否独立或者相关。

    互联网的连结(或行为)N 是节点 P 和宏观拓扑特征(环境) E 的函数,用公式表达即:N = f(P,E)。用拓扑学和物理学的概念(场、力、区域、边界、向量等)描述互联网环境中的信息行为,并且赋予这些概念以新的网络含义。网络的基本概念是信息空间,认为信息活动于其中的空间是一个信息场。这个场内的全部情况决定着某一时间内的网络行为,信息场并不必然是物理场,信息空间所包括的是节点和节点感知到的连结和客体。网络环境中那些未被觉察的或孤立节点不属于这个信息空间。

    因为要申报2014年的国家自然科学基金,所以不得不将这个“本子(文章)”写的“外行看了有故事,内行看了有深度”,或者叫做“知行合一”吧。这对于象吾这般老态龙钟的家伙而言,实乃是“知难行易”,而对于吾之学生而言却是“知易行难”的事情。场,本质上是物质或者能量的一种表现形式,如果说“场”就是有限状态与无限关系的构成,那么在吾看来“网”就是有限“节点”与无限“连结”的构成了。

    如果说人在过去创造了计算机,那么计算机也就一定影响了人的未来。场是物质存在的一种基本形式,其物理性质可以用一些定义在全空间的量描述,主要特征在于场是弥散于全空间的。信息基于场,场必具有熵,熵反应了能量,能量表达了信号与噪声,从高熵值数据到低熵值信息,人类从动物进化到了人,然而依旧向前不断地进化,根本就不知道将来会进化成什么样子。 

     由冲击响应函数构造出网络结构,叫做信号分析;由网络结构推演出冲击响应函数,叫做综合。场分析,叫做正演;场设计或重构,叫做反演,故此可以认为,互联网是信息场作用下有限“节点”与无限“连结”所孕育的生命体。 

     “彼,真实地,汝即彼。”



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