一个看似简单实则复杂的悖论,困扰了人类两千多年

人类科学发展过程中,总会出现某些矛盾,甚至是哲学上的矛盾。其中有一个悖论非常著名:阿基里斯悖论,也被称为“阿基里斯与龟”。

相信很多人都听过这个悖论,这里简单说一下。

阿基里斯与乌龟赛跑。阿基里斯的速度是乌龟速度的十倍,由于乌龟跑得很慢,阿基里斯先让乌龟跑100米,然后再进行比赛。

接下来会发生什么?

当阿基里斯跑100米的时候,也就是乌龟出发的位置,乌龟跑了10米。而当阿基里斯跑10米的时候,乌龟跑了1米。阿基里斯跑1米的时候,乌龟跑了0.1米......

可以看出,阿基里斯跑的距离永远是乌龟之前跑的距离,也就是说阿基里斯永远在乌龟的后面,永远追不上乌龟。

但我们都知道阿基里斯很快就能追上乌龟,这只是简单的数学题。

这就是阿基里斯悖论。

类似的悖论还有很多,比如说平时我们经常做鼓掌的动作,假说开始鼓掌时两只手相距1米,当两只手相互靠近时,实际上是两只手之间的距离不断减半的过程。

最开始是1米,然后是0.5米,0.25米......

也就是说,击掌的动作会有无限多次数的减半过程,你就完不成击掌的动作。事实上并不是这样的。

到底为什么呢?

就如刚才所说,只是简单的数学问题,数学上已经搞定这种问题,只是现实中有时候并不太容易理解。

数学上是如何解决的呢?

两只手相距1米,然后是0.5米,0.25米......

那么相对左手,右手走过的距离S=0.5+0.25+0.125......

将上面的公式乘以2,我们得到2S=1+0.5+0.25......

下面的公式减去上面公式,很容易得到S=1。也就是说,即使是击掌过程经历了无数个过程,走过的距离还是1米。

当然花费的时间也是如此,假设两只手每靠近0.5米花费1秒,由于会经历无限多个步骤,是不是意味着要花费无限多时间呢?并不是,具体计算过程与上面是一样的。

在数学上,这样的无限级数被称为“良态”,也就是说即便有无穷多个项相加,总和趋近某个数,当有无穷多个数相加时,正好等于那个数。

但是有限的时间内是如何完成无限多个步骤呢?比如说击掌的过程,有无数个步骤,但并没有最后一步,你是如何完成击掌的呢?

这也是个悖论,困扰了人类两千多年。

如今物理学告诉我们,时间和空间并不是连续的,也不能被无限分割。数学上虽然不存在最小的数,但物理和现实中存在最小的时间和空间单位,那就是普朗克时间和普朗克长度,它们是最小的时间和长度单位,任何小于普朗克时间和普朗克长度的时间和长度单位都没有意义。

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页面更新:2024-03-12

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