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这个射影平面真的非常小,只包含7个点。其中的“直线”,即图中的线条,也非常短小,每条只包含3个点。一共有7条这样的直线,其中6条看起来像直线,另外一条则与圆相似。尽管这个射影平面形状奇特,但它与布鲁内莱斯基平面一样,满足公理1和公理2。
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值得赞赏的是,法诺使用了现代研究经常使用的方法,用哈代的话说就是“下定义的习惯”,从而避免了“射影平面到底是什么”这个无法回答的问题,代之以“哪些现象具有射影平面的特点”。法诺的原话是这样的:
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作为研究的基础,我们假设有任意数量、任意属性的实体,我们简称其为“点”,但是这个名称与它们的属性无关。
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对于法诺及其信徒而言,直线“看起来像”直线、圆、野鸭还是其他任何东西并不重要,重要的是这些直线遵从欧几里得及其后来者关于直线的定义。只要它的特性与射影平面相似,我们就认为它是射影平面。有人认为,这种行为会把数学与现实割裂开来,应当予以抵制。但是,这种观点过于保守了。研究发现,我们运用几何学方法思考那些看起来不像欧几里得空间的物体,甚至理直气壮地把它们称作“几何体”,这种大胆的做法,在我们理解相对时空几何学时,发挥了非常重要的作用。时至今日,我们在展望互联网前景时还会使用广义的几何学理论。几何学理论的变化更大,如果欧几里得重生,估计他也无法辨认,这就是数学了不起的地方。我们所定义的一系列概念,如果是正确的,即使它们被用到远远超出当初构建情境的更大范围中,也不会有问题。
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我们再次以法诺平面为例,只不过把平面中的点用1至7这7个数字一一加以标记。
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是不是感觉很熟悉呢?如果我们用其中的3个点代表这些直线,并把全部7条直线列出来,就会得到:
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它们正好是我们在上文中看到的7个数字构成的彩票号码组合,也就是可以保证至少获得最低奖金的号码组合。这似乎充满了神秘感,以至于我们会不由自主地想:什么样的人才能想出如此完美的彩票号码组合呢?
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但是现在,我打开了盒子,让大家看到了其中的奥秘:一个非常简单的几何体。每对数字都会出现在一张彩票上,因为每对点只能出现在一条直线上。它还是欧几里得几何学,虽然我们所说的点与直线已经面目全非,可能连欧几里得本人也辨认不出来。
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信号与噪声
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法诺平面可以教我们怎么买特兰西瓦尼亚彩票才会稳赚不赔,那么马萨诸塞州的“Cash WinFall”彩票该怎么买呢?包含多于7个点的有限维射影平面非常多,但可惜的是,它们都不能精准地满足“Cash WinFall”彩票的所有要求。因此,我们需要找到更具一般性的射影平面。结果,不是文艺复兴时期的绘画或者欧几里得几何学,而是信息论出人意料地给出了答案。
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假设我希望给一颗卫星发出一条重要的信息,例如“打开右推进器”。卫星不会讲英语,因此,我实际上发出的是0与1构成的序列,计算机科学家把0、1称作“比特”(bit)。
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1110101……
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上面这条信息似乎干净利落,没有歧义。但是在现实生活中,通信渠道却充满了各种噪声。卫星在接收到你发送的信息时,可能同时会接收到宇宙射线,导致信息中的一个比特被篡改了,于是卫星收到的信息变成:
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1010101……
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这条信息看上去似乎变化不大,但是,如果它把“右推进器”篡改成了“左推进器”,这颗卫星就可能陷入大麻烦。
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