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数学逻辑背后,可能是陷阱

已有 4812 次阅读 2013-12-25 13:49 |系统分类:科普集锦| 数学, 逻辑, 可证明, 可错误

数学逻辑背后,可能是陷阱

不要太迷信数学,更不要太相信数学的逻辑推理,特别是我们曾受“题海战术”训练定型的数理思维,其中暗含了一些陷阱。

科学网曹广福博主曾晒过一道数学题:从等腰三角形ABC底边BC中点引两条相互垂直的直线与AB交于E点,与AC交于F点,证明BE+CF>EF

这是存在了一定年头的经典初等几何题。但反感“物数”的我,可以直接举反例证明该题目是伪命题:

当E与A点重合时,F点与C重合,则BE=AB,EF=AC=AB且CF=0,因而BE+CF=EF;

或当E与B点重合时,F点与A重合,则BE=0,EF=AB=AC且CF=AC,因而BE+CF=EF。

至少可举以上两个反证,因而可以得出该命题是无须证明的伪命题。该颠覆性证明的基本依据是:三角形的边都是线段,都有边长,线段上的点必然包括端点。

由上述可见,几何题虽然可据公理定理等有步骤的反复证明,但并不一定意味着其事实上就正确。数理逻辑的强势,使得大众默认有待证明的题目恒成立,是一个隐蔽的思维定式陷阱。

几何证明题有“智慧体操”之称,中学阶段我也曾执迷几何证明题,甚至如痴如醉过。所以,见了该题我仍会习惯性的审题,而当时即证该题为伪命题。曹广福在晒题的博文中说:一下脑盲,想不起怎么做辅助线了。我认为:这源于教学过程中另一个思维定式陷阱。

中小学阶段的大多课后题都放在课后较简单,单拿出来却比较难。所有课后题多是为了巩固本小节的公式公理。所以,总会被“思维偷渡”,直接或间接套用相应节的公式公理或例题解法,就肯定能够证明,这种习惯被大量课后题定型并强化,使得受教育者思维短视,也使得思维视野狭小。

上述几何证明题,若看一下对应题前的教学内容与例题,人们会下意识的想到解决方案。过BC边中点D,做ED的延长线段DG,使DG=ED(或做FD的延长线段DG,使DG=FD),连线BG,则据边角边公理,可证两个三角形全等,然后问题可轻松解决。

因而,现在科教一线的人,突然被一道中小学题难住,其实很正常。因为教育过程中我们一直思维短视。在有限选择情况下我们很容易获解,但在复杂的更多选择条件下,我们反而不知从何入手。

       这道几何题,按已认知的公理,在大多数人遵循的思维逻辑模式中,其经得起无数师生多年的反复证明。但是同样基于基本的数学公理或定理,发现这道题可以是不成立的,以往的经典证明过程实质上是有“盲点”的。

科学分析、断案推理等,经常用到排除法,但是如何保证穷尽所有可能。我们如何保证自己的思维视野里没有“盲区”或“盲点”?

科研领域,被多人证明过的某件事情,极难再被立项。

尽管真正的创新之源,往往处在大众视野的“盲点”上。尽管所有科研项目都希望申请人能找到大众视野之外的“盲点”,并得出与众不同的结果或结论,但评价申请人的科研立项时,还是会将申请人拉到大众视野的认知体系中去裁定。

 

去年我在一篇日志中,曾记录了自己经历的“逻辑合理却真相缺损”的另一个实例,请感兴趣者移目:

满足于合理,也可能使真相缺损

2012年从野外回京,习惯于通过南侧的楼梯上下楼。月余后,因为换到新办公室而离北侧楼梯更近,初走北侧的楼梯,明显感觉比南侧的更费力,感觉要累一些。

 

几十天后,偶尔又走了一次南侧楼梯,这次感觉倒过来了。明显感觉走南侧的楼梯,比北侧的更费力,更累一些。

 

科研人的职业病,习惯性的问自己:为什么?

 

动了一下脑子,就给自己一个解释:习惯右手拿筷子的人,偶尔右手因伤等必须用左手时,则会明显感觉别扭,反之亦然。同样道理,习惯于左拐弯上楼,突然改成右拐弯上楼后,承重脚不同,身体的协调性需要适应,需要调节而感觉累。

 

   自认为这样理解挺合理的,就不再思考了。可这种合理包括了全部真相吗?当时我显然不会意识到:我只是摸到了大象腿的“盲人”。

 

许久以后,陪一位老先生上楼,老先生一步步慢慢慢的上楼,每步都有间歇,所以对两侧的楼梯台阶数都反复数过。他说从北侧上楼比南侧要容易,因为北侧每幅楼梯是12阶,而南侧每幅楼梯是11阶,总数多一阶,则每阶的高度都低1-2公分,对于老人上楼来说,迈步上更矮一些的台阶要更容易些。

 

青壮年人习惯于一步两三个小台阶,没注意过台阶数不同的问题,也习惯性的认为同一座楼两侧楼梯应该一样。所以在感觉累的原因层面,就未考虑实际台阶数与每一阶高差等因素。

 

人们上下楼过程中,习惯于走完各层楼梯时,脚刚好落到楼梯拐角平台,潜意识里会自动调整个人步幅、步调以与常走的楼梯相一致。但是这种步幅习惯下行走于不同台阶数的新楼梯之后,则落实各层最后一步时,就会有用错力的感觉,潜意识里就要重新调整步幅与步调。因不同楼梯的台阶数不同,新楼梯所需的新节奏与既定习惯的别扭,节奏调整或更改习惯的努力,使得换走楼梯后累的感觉加剧。

 

圣诞节,有个弱弱提议:踢一踢数理逻辑教徒,以抗议数理逻辑的强势。



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