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通过“太极八卦”理解数学中的「命题简化」才不是玄学!

  八卦源于我国,相传为上古圣人伏羲氏所创。由于它结构奇特,使人有变幻莫测之感,因此古人把它用作占卜,图谶问卦,宣扬“天命”,使之又蒙上了一重迷信的烟尘。

  古人认为阴阳二气是宇宙之本,所以太极八卦图的正中央画的是一对头尾相咬的阴阳鱼,周围是八组不同的“三线图”,由阴阳符号组成,阴缺阳实。

  如果把八卦图中的“—”译为“1”,而把“--”译为“0”,那么八卦中的三线图便与二进制数建立以下对应关系:

  由此可见,八卦实际上是最早的二进制。在欧洲,二进制的建立始于德国数学家莱布尼茨(1703年)。

  你很快就会看到,这种相当直观的立体八卦模型,在我们复合命题的简化中,将起着何等重大的作用!

  许多表示复合命题的逻辑式,是由基本命题及其否定之积相加的形式表现出来的。这样的式子称为逻辑和的标准形式。例如:

  最后一个逻辑式,它的每一项积包含有全部的基本命题或其否定。这样的逻辑和标准形式称为“完全的”。

  很明显,一个非标准形式的逻辑式,可以通过展开化为标准形式。而一个标准形式的逻辑式,又可以进一步化为完全标准形式。

  前面提到的立体八卦模型上表示出来,只是把3条坐标轴换成基本命题A、B、C罢了。这样,“完全式”的某个项,便表示为下图立方体中的某个顶点。标出这些顶点,便得到相应复合命题的几何模型。

  可能大家已经发现,图中的某些棱已被画为粗线。这是因为当一条棱的两端同时出现在逻辑和的表示式中时,该逻辑式一定可以简化。

  同理,若立体模型中某个面的4个顶点同时出现在逻辑和的表示式中,那么这部分的表示式便可简化为代表这个面的一个字母。例如,前面提到的

  在做命题简化的时候,我们只需从逻辑和的标准式开始就可以了。因为标准式一般比“完全式”来得简单。引进“完全式”只是为了讲解上的方便。实践上对于已经简化了的东西,是无须回到更为复杂的模式上去的。这好比马拉松比赛,此时你已经跑了3千米,如果你想向观众证明你有能力跑完全程,那么你完全不必回到起点去重新起跑,接下去跑到终点就是了!

  可能有的读者会问:前面讲的都是3个基本命题的情形,对于4个或更多基本命题的情形又该怎么办呢?要回答这个问题我们还需要许多其他知识,例如需要了解四维立方体或多维立方体的概念等。哪怕只做最粗略地介绍,也要花费巨大的篇幅,所以我们除提一下四维空间之外,其余便从略了。

  提到第四维,你可能感到有点神秘,其实我们生活的时空便是四维空间,时间就是第四维,世间的万物全都在时间的长河里流淌!

  我们只有用时间和空间,才能准确地描绘我们周围发生的事件。如果我们把2020年除夕之夜的地球轨道看成一个平面,而我们又有一个硕大无朋的立方体绕着太阳在同一平面上运转,那么时间作为第四维的意义,将更加直观地显现出来。至于四维立方体,可以想象成一个普通的立方体,随时间推移而逐渐缩小,过单位时间之后,定格为内部的小立方体,如同下图所示。