10.2.4 柠檬酸循环Ⅱ 确定或不确定 之断灭(上)

此篇在系列文章里,或许是比较复杂然不会最复杂的一篇。

有理数是确定的,可以用两个整数比来表示,无理数是不确定的,它没完没了永远也书写不完,如圆周率3.141592653...后面拖着长长的尾巴,只能使用符号π来表示,出现的时候如在一个坐标系中早已经和有理数结合。然而无理数真的不能用“整数比”来表示吗?当然可以,只不过不是用两个或多个整数,而是需要无穷多个整数来表示,参见连分数表示法:


把实数的十进制小数部分写成分数形式,分子全都为1,上图的左边表示无理数,最底下+号后面还有无数个分数,n趋于无穷大n→∞an的值始终不确定;右边的式子表示有理数,最后有个符点,意味着到此暂停中断或终止,an可以取任意整数包括无穷,我认为它下一步就会等于无穷即an+1=∞,1/an+1=1/∞=ο(无穷小,非0),到此可终止运算,an趋于无穷大an→∞,或1/anο(实际运算中无穷小ο化身为某个特定精度接近0的小数,即使为“0”也可以继续算下去,这是现实系统的“不完备”决定的,人们为无穷大∞赋予了一个可计算的具体边界数值,规定了无穷大等于多少,就如同规定光速为30万千米那样,然而就算无穷大确定了,无穷小依然不确定,仍然会遭遇不可控的各种精度的“0”,换言之0的精度理论上无穷可选。事实上,无穷大也有各种各样的取值,按需选取。总之,没有什么是真正确定的,已经确定的都是人为的。可参见笔者下图excel表格的计算,对了有人知道excel的无穷大是多少吗);所以同样趋向于无穷,无理数没有终结没完没了永远抵达不了无穷(潜无穷,理想中不确定的无穷),而有理数可以抵达某个确定的“无穷”作为其终点(实无穷,现实中的无穷。即实际运算中为无穷赋予的那个边际数值)。所以,现实中究竟有木有真正的无穷?或者到处都是无穷,我认为它可以无穷它就能够无穷。也许有理数都是从无理数截断的呢,无论之后小数是否循环,不管怎样只要可以写成整数之比就能成为有理数。这里的关键在于,两种表示法形式一致,使得无理数可以通过此方法以非常高的准确度逼近一个有理数,过程如何,先看一个例子,3.245的连分数表示如下:


对照一下π,假如用此法表示,可以一直不停算下去永无终止,所以如果要实际使用π计算,必须人为规定算到哪里为止,截断它没完没了的尾巴,这就是“断灭”。参考此法笔者算了一下π取3.14159时(对π直接进行的第一种断灭,类似于确定外延的边界,如π穿了什么衣服,直接就直接在人人都可轻易分辨出来),十进制的连分数:


表格B列取整,红色整数序列就是连分数的表示数列,如四舍五入取整,连分数为[3;7,16,-27,8,4]。在D列显示为0.000的计算中止处,数字其实并不是0,是摆动在0附近的一个无穷小数,或统称为无穷小量ο,与0的偏差并不可控(同一计算系统不同“0”而言),笔者计算五位小数π的连分数(设定显示为三位小数),很快就得出了精度为小数点后5个以上0的“0”结果,如果计算3.1415926,0的精度在达到小数点后4个0之前,有三次达到了小数后两位:


以精度-0.004来计,3.1415926的连分数为[3;7,16],此序列和3.14159的连分数四舍五入取整序列的前几个数字一致,也即3.14159在-0.037精度时的连分数。此连分数的π近似值写成整数比即355/113,非常实用的一个分数;而其对应于两个不同的有理数在特定不同精度时的连分数;也即是说,精度也是个相对概念。若计算更多位数,或π精度更高的近似值的连分数,除了一直往下计算以外,或许要适当选择计算工具(更大值的“无穷大”),通过考虑系统偏差处理累计效应等手段,才可得出满意的无穷小的“0”结果(精度达到多少个0,类似纯度达到几个9,这是对0的无穷小尾巴进行的断灭,间接对π的第二种断灭,类似于对内涵的界限,如π肚子里有多少墨水深度几何,这里开始就不太容易分辨了),可能小数点后只有一个0或根本没有0,为什么,也许和下文要讲的取整方式有关。所以现实中有没有真正的0或可完全准确呈现的0值得怀疑,然而同时又到处都是0。

不管怎样就算再次经历了断灭,对0之无穷小的断灭,3.14159仍然是个确定无疑的有理数,小数部分四舍五入取整后的连分数,逆通约之后为14159/100000。或许可以理解为,将100000拆分构造成为几个整数加减乘除的有序运算组合,过程中一部分数字的运算结果,会得到14159这个数字,然而过程中似乎同时也损失了某些东西,系统计算每一步骤每个数字都被截断了尾巴,当然包括作为终止符或精度标准的“0”,它那断灭的无穷小尾巴。显然取整方式不同,对连分数分子分母的构造也不一样,表示序列也会不同,也就是说连分数的构造和表示并不唯一,如计算机会用很多2或1。换句话讲,取整方式就意味着某种构造方式。由一个个小整体作为个体部分,构造为更大的整体。

所以关键在于取整方式不同,得出的连分数表示序列差异颇大,四舍五入(似乎)比较公平合理效率也高,比另外两种方式更快抵达了终点。此种“四舍五入”的取整方式,就意味着人们约定俗成的某种构造“规则”“秩序”,有舍有入,有高有低,有增有减,有进有退,而能够保证此种“公平”“合理”“高效”的前提是,十进制数字只有0-9十个,恰好有大有小可以进行比较并“公平”一分为二。“公平”在哪里呢,有个方法可以追溯探究一下,笔者尝试了,作为四舍五入取整的逆操作,四入五舍取整会发生啥情况:


3.14159小数部分的连分数序列变成了-2、1、2这仨数字的组合,在-2和2来回摆动,过程中会数次停留在1一小会,然后似乎就永远循环摆动在-2和2,因为所有的中间数都变成了-1、1(准确是无限趋近于1、-1),任何一个都回不到或不必回到0,换言之抵达不了无穷,以该体系整体视域观照,各部分之间达成了某种似乎永恒公平无比的均衡,哪怕只能1或-1二选一;更准确点讲,中间数字1、-1循环摆动很久很久之后,大概几百行吧,会变成大于或小于1、-1的数字,连分数序列又跳出了-2、2的循环。。。这个神奇的序列成功使笔者联想到了,“道生一,一生二,二生三,三生万物”,一元论二元论多元论,量变质变等各种形而上学,似乎简单很多,实际几乎无法把握中间节点边界或掌控某个具体过程。。。

这是种逆向观照方法,也许你认为四舍五入天经地义,其实只是习惯了而已,习惯了9比0大。四入五舍为什么就不可以呢?想象一下,1.001已经多出来一部分,就如婴孩那般意味着无限的可能性,为何不能给他一个机会成为2呢?反观1.999,已经1.999了马上就要2了,或者都1.999了还没成为2,锦上添花或无底洞打水漂有何意义?到头来也就是个2或原地大踏步的1。

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