公元前5世紀(jì),,芝諾發(fā)表了著名的阿基里斯悖論:他提出讓烏龜在阿基里斯前面1000米處開始,,和阿基里斯賽跑,并且假定阿基里斯的速度是烏龜?shù)?0倍,。當(dāng)比賽開始后,,若阿基里斯跑了1000米,設(shè)所用的時間為t,,此時烏龜便領(lǐng)先他100米,;當(dāng)阿基里斯跑完下一個100米時,他所用的時間為t/10,,烏龜仍然前于他10米,;當(dāng)阿基里斯跑完下一個10米時,他所用的時間為t/100,烏龜仍然前于他1米……芝諾認(rèn)為,,阿基里斯能夠繼續(xù)逼近烏龜,,但決不可能追上它。
關(guān)于阿基里斯悖論的一個解釋是:阿基里斯的確永遠(yuǎn)也追不上烏龜,。雖然現(xiàn)實中我們知道阿基里斯超越烏龜非常簡單,,但是它是如何超過烏龜?shù)脑谶^去卻一直存在爭論。
現(xiàn)代物理學(xué)已經(jīng)證明了時間和空間不是可以無限分割的,,所以總有最為微小的一個時間里,,阿基里斯和烏龜共同前進(jìn)了一個空間單位,從此阿基里斯順利超過烏龜,。
芝諾悖論的產(chǎn)生原因,,是在于“芝諾時”不可能度量阿基里斯追上烏龜后的現(xiàn)象。在芝諾時達(dá)到無限后,,正常計時仍可以進(jìn)行,,只不過芝諾的“鐘”已經(jīng)無法度量它們了。這個悖論實際上是反映時空并不是無限可分的,,運動也不是連續(xù)的,。
通俗一點講,我們都知道一條線是由無數(shù)個點組成的,,但這個“無數(shù)個點”并不能說我們無法畫出一條線,。也就是說就是芝諾偷換了概念,(1 0.1 0.01 ……)t其實是一個有限的時間,,但他認(rèn)為這個時間是無限大的,,只要時間超過(1 0.1 0.01 ……)t阿基里斯就追上了烏龜。
阿基里斯悖論分離了運動與靜止,,夸大了相對靜止,,而否認(rèn)了絕對運動,是形而上學(xué)說,。
黑格爾在《小邏輯》中說:“辯證法切不可與單純的詭辯相混淆,。詭辯的本質(zhì)在于孤立起來看事物,把本身片面的,、抽象的規(guī)定,,認(rèn)為是可靠的?!鞭q證唯物主義認(rèn)為,,運動與靜止是對立統(tǒng)一的辯證關(guān)系。
一方面,,運動與靜止的對立表現(xiàn)在:運動是絕對的,,靜止是相對的,,二者相互區(qū)別,不可混淆,。所謂運動是絕對的是說,,運動是物質(zhì)的根本屬性,任何事物在任何條件下都是永恒運動的,,是無條件的,。所謂靜止是相對的是說,靜止是運動在特定條件下的特殊狀態(tài),,是有條件的,。
另一方面,運動與靜止的統(tǒng)一表現(xiàn)在:運動和靜止是相互依存,、相互貫通的,即所謂動中有靜,、靜中有動,。在運動與靜止關(guān)系上有兩種形而上學(xué)的錯誤:一種是割裂運動與靜止的關(guān)系,否認(rèn)運動,,只講靜止,,將靜止絕對化的形而上學(xué)不動論;一種是割裂運動與靜止的關(guān)系,,只講運動,,否認(rèn)靜止的形而上學(xué)相對主義和詭辯論。
關(guān)于阿基里斯追龜?shù)膯栴},,我們可以很簡單地證明阿基里斯追上了烏龜,。
我們設(shè)烏龜先前所走過的所有的點屬于集合B,烏龜現(xiàn)在所在的點標(biāo)志為b,,烏龜所走過的所有的點是集合A,,A由集合B中所有的點加上b點構(gòu)成。只要是烏龜先前所在的點,,都是阿基里斯可以走到的,,因而阿基里斯可以走到集合B中所有的點。那么,,我們能不能在集合A中找到一個點,,它既不屬于B,也不是b,,回答是不能的,。因而如果阿基里斯走過了集合B中所有的點,阿基里斯與b點的距離就已經(jīng)是0(如果不是0,,則應(yīng)該在阿基里斯與b點之間還會存在著一個點,,但這個點并不存在),,也就是說,阿基里斯已經(jīng)追上了烏龜,。
而按照我們悖論所設(shè)定的條件,,阿基里斯是可以走到烏龜先前所走過的所有的點的。因而阿基里斯追到了烏龜,。但在上面的分析中,,我們發(fā)現(xiàn)了一個有趣的矛盾,這就是b既屬于B又不屬于B,,也就是說,,b既是現(xiàn)在又是先前。而且這是阿基里斯得以追上烏龜?shù)那疤岷蜅l件,。這樣的一個有趣的結(jié)論,,是決不可能為具有形而上學(xué)頭腦的那些數(shù)學(xué)家們所接受的。
此悖論假設(shè)阿基里斯永遠(yuǎn)只能到達(dá)龜前一個時間段到達(dá)的地方,,即追上的前一個時間段,,此時條件未發(fā)生變化,并先承認(rèn)此時間段兩者間仍有差異,,然后用不同的時間段進(jìn)行重復(fù)換算,,假設(shè)條件仍未變化。而在此時間段的下一個口徑相同的時間段里,,阿基米斯就會追上,。
相反觀點:這證明是錯誤的。因為證明假設(shè)了阿基里斯可以走一個點,,在事實上回避了悖論中無法找第1點問題實質(zhì),。故此證明和悖論無關(guān),只是把小學(xué)應(yīng)用題用集合論復(fù)述了一遍,。
其實,,我們根據(jù)中學(xué)所學(xué)過的無窮等比遞縮數(shù)列求和的知識,只需列一個方程就可以輕而易舉地推翻芝諾的悖論:阿基里斯在跑了
1000(1 0.1 0.01 …………)=1000(1 1/9)=10000/9米時便可趕上烏龜,。
人們認(rèn)為數(shù)列1 0.1 0.01 …………是永遠(yuǎn)也不能窮盡的,。這只不過是一個錯覺。
我們不妨來計算一下阿基里斯能夠追上烏龜?shù)臅r間為t(1 0.1 0.01 …………)=t (1 1/9)=10t/9
芝諾所說的阿基里斯不可能追上烏龜,,就隱藏著時間必須小于10t/9這樣一個條件,。
由于阿基里斯和烏龜是在不斷地運動的,對時間是沒有限制的,,時間很容易突破10t/9這樣一個條件,。一旦突破10t/9這樣一個條件,阿基里斯就追上了或超過了烏龜,。
人們被距離數(shù)列1 0.1 0.01 …………好像是永遠(yuǎn)也不能窮盡的假象迷惑了,,沒有考慮到時間數(shù)列1 0.1 0.01 …………是很容易達(dá)到和超過的了,。
但是不是所有的數(shù)列都能達(dá)到,所以,,我們看問題不能太極端,。例如無論多少個點也不能組成直線,對于點的個數(shù)來說,,我們就永遠(yuǎn)無法窮盡它,。
其實,以上的證明是無法推翻這個悖論的,。因為這個證明用到了極限這個概念,。然而,極限這個概念,,正是為了解決阿基里斯悖論而定義出來的一個概念,。用這個概念再反證這個悖論很明顯是不合理的。
無限的細(xì)分并不代表不會從時間1流入時間2,,否則你的時鐘將永遠(yuǎn)停留在59分59.9999............秒,。
阿基里斯能夠繼續(xù)逼近烏龜,在某一時間點之前無法追上,。但永遠(yuǎn)追不上這一結(jié)果并不成立,因為這一悖論只引導(dǎo)去考慮追上之前的距離,,而不是追上的這一距離,。
悖論隱含的假設(shè)就是阿基里斯沒有追上龜,為什么呢,?阿基里斯的每一段,,都是烏龜跑完了,才讓阿基里斯才跑的,。只是想當(dāng)然的用了一開始的距離差,,而這個距離差為逐段變小。
而這個趨近過程又想用時間衡量,,恰好時間和距離,,都可以無限劃分。靜止也存在這樣的接近過程,,舉個例子:假設(shè)烏龜是靜止的,,讓阿基里斯以這樣的方式跑。900米,,90米,,9米,0.9米……,,這樣他也追不上烏龜啊,,也同樣變不成零,,因為你的假設(shè)就是距離的無限小,這只是在尋找最短的距離,。這個就關(guān)系到極限了,。就像在找最小的物質(zhì)粒子一樣。