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1月23日
漫話距離
我
們的生活從來不缺乏距離的概念,無論是時(shí)間的還是空間的,可以測量的還是不可以測量的。自我們來到這個(gè)世界,就會(huì)用我們還很幼小的眼睛測量著自己和身邊的
人的距離,然后跟著距離自己最近的人學(xué)叫“媽媽”;長大了,我們學(xué)會(huì)了用“距離產(chǎn)生美”這種不知道屬于公理還是定理的命題,提醒自己不要和心儀的mm走得
太近;而垂垂老矣的人們則開始計(jì)算自己到生命終點(diǎn)的距離,盤算著什么時(shí)候該立遺囑了。
什么叫距離呢?隨便翻開一本數(shù)學(xué)教科書,你會(huì)發(fā)
現(xiàn),這些書會(huì)在這個(gè)或者那個(gè)角落告訴你,所謂距離,就是一個(gè)符合對(duì)稱性和三角不等式的非負(fù)二元函數(shù)。為什么要符合對(duì)稱性和三角不等式呢——大部分的書會(huì)告
訴你,這是規(guī)定——不符合的就不是距離。少部分負(fù)責(zé)任一些的書會(huì)告訴你,不符合這些條件的“距離”會(huì)多麻煩。于是你接受了。
當(dāng)你放下書
本,回到我們多姿多彩的生活中的時(shí)候,這個(gè)呆板的定義似乎不能有效地解決你生活中的問題。你去hiking的時(shí)候,入口處告訴你,從山下到山上的距離是多
少多少里路,按說上山和下山的距離是一樣的,可是當(dāng)你攀到山頂又走回來的時(shí)候,心里可能犯嘀咕,怎么感覺距離不一樣呢?偉大的數(shù)學(xué)家們是不會(huì)錯(cuò)的。這是相
對(duì)論!——那些費(fèi)了半天勁才把洛侖茲變換搞明白的人們,生怕錯(cuò)過了這個(gè)機(jī)會(huì)就沒有機(jī)會(huì)顯示自己深厚的物理底蘊(yùn)了。不過,我只是相信一點(diǎn),根據(jù)目前人類的進(jìn)
化水平,即使把世界短跑冠軍的運(yùn)動(dòng)速度和地球公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)速度加起來再乘以10,離光速還遠(yuǎn)著呢。
再說一個(gè)例子,不知道男同胞們是不是發(fā)
現(xiàn),當(dāng)你想去接近你的夢中情人的時(shí)候,距離似乎遙不可及——走出太陽系似乎都沒有那么遠(yuǎn),反過來,當(dāng)她想接近你的時(shí)候,這個(gè)距離比任何預(yù)先給定的正實(shí)數(shù)都
小——我有點(diǎn)懷疑,牛頓或者萊布尼茨當(dāng)年是不是有過類似體驗(yàn),才總結(jié)出了微機(jī)分——這告訴我們?yōu)槭裁次C(jī)分不是女生提出的。
為了能讓距
離去解釋上面說到的現(xiàn)象,我們有必要把它的概念推廣一下,把對(duì)稱性去掉——很多情況下,我們甚至把三角不等式也去掉。一個(gè)著名的例子,就是
Kullback-Leibler
divergence——用來描述兩個(gè)分布的“距離”。大家注意了,這里定義這個(gè)的人很聰明,為了不和數(shù)學(xué)家作對(duì),他選擇叫做divergence,而不
是distance。不過,很多信息論和統(tǒng)計(jì)學(xué)的書都猶抱琵琶半遮面地告訴我們,其實(shí)可以把它YY成為某種距離。伴隨著對(duì)稱性的喪失,距離的方向性出現(xiàn)
了。就是說從a到b的距離,和從b到a的距離是不一樣的——恩,這種推廣看起來很適合用來計(jì)算你和你心儀的人的距離,或者山頂和山腳的距離。
小
學(xué)老師告訴我們?cè)趺慈チ慷葍蓚€(gè)點(diǎn)之間的距離,就是拿一把尺子。可是,很多時(shí)候,你沒有機(jī)會(huì)使用直尺的。你所能做的就是從這點(diǎn)走到那點(diǎn),看看費(fèi)了多少勁——
這就是我們大多數(shù)人在生活經(jīng)驗(yàn)中的距離。黎曼老先生,作為理論聯(lián)系實(shí)際的代表,第一次從在數(shù)學(xué)上總結(jié)了這種生活上的距離——geodesic
distance,中文叫做測地距離。它是怎么算距離的呢?就是從起點(diǎn)出發(fā),一步步走向目標(biāo),然后把每一步費(fèi)了多少勁加起來。至于,每一步費(fèi)了多少勁怎么
算,大家都可以有不同的算法——但是,這些都叫Riemann Metric。
為了大家計(jì)算距離時(shí)的身體健康,鼓勵(lì)大家節(jié)省能源,規(guī)定,只有按照最省事的方法到達(dá)目標(biāo),這樣算出來的才叫距離。
不過,在很多實(shí)際應(yīng)用中,大家只能找到比較省事的方法,未必是“最省的”,也睜一只眼閉一只眼,把算出來的東西追加“距離”的光榮稱號(hào)。
打
破對(duì)稱性的千年枷鎖,扔掉直尺這種陳腐工具,人們獲得了空前的思想解放。男生和女生們開始附庸風(fēng)雅地用曾經(jīng)只存在于象牙塔的概念——距離——去評(píng)價(jià)自己和
她或者他的關(guān)系。如何評(píng)價(jià),見仁見智——在我看來,很多人的metric里面不外乎寫了多少情書,給電信公司貢獻(xiàn)了多少短信費(fèi),qq/msn在線了多少時(shí)
間,又或者吃了多少頓麥當(dāng)勞。。。。。。在這個(gè)定義的基礎(chǔ)上,“距離產(chǎn)生美”——這個(gè)掛在多少人口頭的箴言橫空出世了。根據(jù)距離就是費(fèi)了多少勁的意思,這
句話告訴我們,只有費(fèi)了很多功夫,死了無數(shù)腦細(xì)胞,才能得到,或者還得不到的才是美的;信手而獲,不需要追求的,就談不上美了。從這個(gè)意義上說,這句話和
高中的學(xué)到的“勞動(dòng)產(chǎn)生價(jià)值”的道理是一樣的,只不過,“勞動(dòng)產(chǎn)生價(jià)值”是物質(zhì)層次的——太俗了,“距離產(chǎn)生美”是精神層次的,檔次和格調(diào)顯然不一樣。
posted on 2008-09-06 17:38
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