度量的本质是什么

2024-02-28 19:04

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度量是数学的本质。度量的本质就是度量数量的多与少。
度量,是一个汉语词语,基本词义是指用以计量物品的一些物理属性。计量长短、容积轻重的统称。扩展词义又指容忍、宽容别人的限度。《周礼·夏官·合方氏》:“同其数器,壹其度量。”郑玄注:“尺丈釜钟不得有大小。”《史记·范雎蔡泽列传》:“平权衡,正度量,调轻重。”宋苏轼《徐州莲华漏铭》:“人未有以手量而目计者,必付之於度量与权衡。”
人认识数学,是借助于度量来实现的。通过度量认识数学,进而认识现实世界。度量单位就是把不同个体的度量方法标准化,并且能够得到人们的广泛共识。
一、度量单位的数学功能和本质特征。没有度量就没有数学,度量是人们认识数学,进而认识现实世界的基本工具和表达语言,是可以因人而异的。度量单位的确立是为了人们能够对度量进行统一的表达和无歧义的交流,因此度量单位必须能够揭示度量的本质,能够得到人们的共识。度量的本质在于表现事物某些指标的顺序,比如: 数量的多少以及抽象出来的数的大小;距离的远近;重量的轻重;速度的快慢。
二、度量单位的形成过程和表达形式。度量单位的形成大体都经历了从多元到统一,从粗糙到精细的过程,这是为了日常生活的表达和科学研究的需要。虽然度量单位都是人规定的,但就形成过程而言,大体可以分为两类: 一类是通过抽象得到的,是人思维的结果;另一类是借助工具得到的,是人实践的结果。
三、认知度量单位的先天本能和特殊能力。人之所以能够进行度量,并且能够对度量单位得到广泛共识,是基于人的两个先天本能,这就是对数量多少的感知和对距离远近的感知。这两个先天本能是认识数学、度量和度量单位的思维基础,又因为人具有抽象和想象这两种特殊能力,因此可以把两个先天本能延伸到对事物某些指标顺序的感知。
度量单位是计量事物标准量的名称。几乎所有度量单位的产生和发展都经历了漫长的时间,承载了度量单位由多元到统一,由粗略到精细的发展过程。度量是数学的本质,是人创造出来的数学语言,是人认识、理解和表达现实世界的工具,正如庞加莱所论述的那样:“如果没有测量空间的工具,我们便不能构造空间。”

度量可以是因人而异的,度量单位就是把不同个体的度量方法标准化,是为了对度量的结果进行传播和交流的需要。因此,度量单位的制定必须能够表达度量的本质,方法科学、表达准确、相对稳定,能够得到人们的广泛共识。
无论度量单位的称谓如何,人们都是用 1 来表示一个度量单位,这是数学研究最为基本的概念。虽然度量单位都是人规定,但就度量单位的形成过程而言,大体可以分为两类:一类是通过抽象得到的,是人思维的结果;另一类是借助工具得到的,是人实践的结果。
数学研究的对象应当是更为一般的抽象,这就涉及到数量度量的本质,这个本质就是度量数量的多与少,这个抽象过程依赖于人对数量多少感知的本能。这个抽象过程最终导致十进制自然数的发明。这个抽象的结果,在形式上是舍去了度量单位的称谓,在实质上是脱离了数量所依赖的具体的现实背景。数学抽象的本质就是舍去事物的现实背景,更确切地,数学抽象就是舍弃事物的一切物理属性。
借助工具 得到的度量主要是指基于事物的背景构建的度量单位,这样的度量单位始终含有表达事物背景指标的称谓,例如,刻画事物的重量、长度、能量、体积、温度、速度,等等。这样的度量单位不是抽象的结果,而是借助工具制定的。这里用长度单位的演变过程来分析这类度量单位的本质。
度量长度的本质是度量两点间距离,如前所述,这样的度量依赖的是人对距离远近感知的本能,这样的度量是需要参照物的。人们最初度量距离的参照物都是人体自身的器官。在现今的日常生活中,这样的度量仍然广泛使用。随着科学研究的逐渐深入,人们越来越需要非常精细的距离单位,因此长度单位的制定还需要从粗略走向精细。基于“路程=时间×速度”的公式,可以通过时间和速度定义长度单位。根据爱因斯坦相对论的假设,光的速度是绝对的,因此,当人们能精确测定时间和光速以后,1967 年第十三届国际度量衡大会,利用原子钟原理对秒给出严格定义: 铯 133 辐射 9 192 631 770 个周期的时间间隔。 1983 年第十七届国际计量大会通过定义: 米长度为光在真空中 1/299 792 458 秒所经过的距离。这样,人们就精细地定义了时间单位和距离单位。通过定义的过程可以看到,无论是古代还是现代,无论是粗略还是精细,这样的度量单位的制定都是借助工具的,因此,这样的度量单位的表达都是具有量纲的。
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