方程式如何被發現(發明)

2007-03-10 5:54 am
數學上,物理上,化學.......到社會學,經濟學..........等等都有方程式,但是,一條方程式是如何被發現? 它中間顯示各項的關係,但是我們是如何發現? 是不是在不同的範疇,就會有不同的方程式發現方法? 例如: 在物理上,我是如何知道 V=ds/dt ? 在做實驗時,我如何知道它們的關係? 但在經濟學上,又是如何知道它們的關係?

回答 (2)

2007-03-10 9:56 am
✔ 最佳答案
我認為發現這些關係,最基本的做法是圖解:把從實驗或統計等得來的數據畫在坐標上,看看它呈現那些形狀。有時會把數據先作一些轉換 (transformation) 例如 take log, square roots等等,有助從圖去 infer 一些變量之間的關係。這是因為我們最好能夠使圖像呈現直線的關係,然而若真正關係是 y = log x (舉例而已),則先把 take z = log y ,然後觀察 x-z 的圖像。

可是,圖解只是一個工具,卻從不主動地指引我們去「發現」世上諸多的關係式。反而在大多數情況下,是存在一些先驗的條件來指引我們發現眾多的關係式(例如對人性的認知,可以猜想得一條 positive slope 的 supply curve、和一條直的 risk-return trade-off,這些某程度上都有數式的表達。)

"All models are wrong but some models are useful." - George Box, a statistician.
當面對統計數據,我們有時會大膽地作某些假設,例如:股價跟隨它的十天移動平均(這也是有數式表達的關係)。在這種情況下,我們雖是先驗地認為股價跟它的走勢有些關係,卻不是先驗地知道股價真的會跟隨它的十天移動平均:這只不過是一個假設。而我們作了這個假設之後,便要從數據中檢驗這個關係式是否可信。若可信,我們便應用它;否則,我們便應該作另一種假設(即假設另一個數式),直到得出一個可信的數式。

例如,牛頓可能經驗過「受力時會加速」或者「加速時會受力」(這時,「力」還沒有被賦予定義),然後便作一些關於力和速度等的實驗,最後得出 F=ma 這個定律。最後又被後來的相對論所打破。這個故事說明以上所描述的過程:有先驗條件,然後在數據上根據這先驗條件得出一條數式,並且很 useful。可是 All models are wrong。最後有新的理論取代原有的。

從以上可見,一些先驗的認知往往可以指引一些可能的數式,但必須經過嚴謹的驗證。而圖像則只不過是作為其中的工具之一。

不少知識(包括用方程式描述的知識)的建立都是在:
假設->檢驗->否定->假設->檢驗->否定->……->檢驗->肯定->應用->……->發現問題->重新建立
這個周期裡不斷前進的。

請留意,v = ds/dt 應該是一個定義,多於做實驗是「發現」的東西。我們是做實驗取得關於 s、t 的數據,然後從這個定義來計算 v ,而不是做實驗取得關於 v、s、t 的數據,然後歸納出 v = ds/dt 這條式。
2007-03-10 7:20 pm
其實會考數學都真係幾難拎到A,不過在乎你有無心做綀習啫,如果識晒中四、中五加埋嘅17課內容,我諗你拎C-B應該唔難。


收錄日期: 2021-04-23 16:56:33
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070309000051KK04006

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