芝諾悖論:人類永遠追不上烏龜,這不可能,但好像又沒毛病
追烏龜
阿喀琉斯是古希臘神話中善跑的英雄。在他和烏龜的競賽中,他速度為烏龜十倍,烏龜在前面100米跑,他在後面追,但他不可能追上烏龜。因為在競賽中,追者首先必須到達被追者的出發點,當阿喀琉斯追到100米時,烏龜已經又向前爬了10米,於是,一個新的起點產生了;阿喀琉斯必須繼續追,而當他追到烏龜爬的這10米時,烏龜又已經向前爬了1米,阿喀琉斯只能再追向那個1米。就這樣,烏龜會製造出無窮個起點,它總能在起點與自己之間製造出一個距離,不管這個距離有多小,但只要烏龜不停地奮力向前爬,阿喀琉斯就永遠也追不上烏龜!
「烏龜」 動得最慢的物體不會被動得最快的物體追上。由於追趕者首先應該達到被追者出發之點,此時被追者已經往前走了一段距離。因此被追者總是在追趕者前面。」
其實這歸根到底是一個時間的問題。譬如說,阿基里斯速度是10m/s,烏龜速度是1m/s,烏龜在前面100m。實際情況是阿基里斯必然會在100/9秒之後追上烏龜。按照悖論的邏輯,這100/9秒可以無限細分,給我們一種好像永遠也過不完的印象。但其實根本不是如此。這就類似於有1秒時間,我們先要過一半即1/2秒,再過一半即1/4秒,再過一半即1/8秒,這樣下去我們永遠都過不完這1秒,因為無論時間再短也可無限細分。但其實我們真的就永遠也過不完這1秒了嗎?顯然不是。儘管看上去我們要過1/2、1/4、1/8秒等等,好像永遠無窮無盡。但其實時間的流動是勻速的,1/2、1/4、1/8秒,時間越來越短,看上去無窮無盡,其實加起來只是個常數而已,也就是1秒。所以說,芝諾的悖論是不存在的。
飛矢不動
設想一支飛行的箭。在每一時刻,它位於空間中的一個特定位置。由於時刻無持續時間,箭在每個時刻都沒有時間而只能是靜止的。鑒於整個運動期間只包含時刻,而每個時刻又只有靜止的箭,所以芝諾斷定,飛行的箭總是靜止的,它不可能在運動。
上述結論也適用於時刻有持續時間的情況。對於這種情況,時刻將是時間的最小單元。假設箭在這樣一個時刻中運動了,那麼它將在這個時刻的開始和結束位於空間的不同位置。這說明時刻具有一個起點和一個終點,從而至少包含兩部分。但這明顯與時刻是時間是的最小單元這一前提相矛盾。因此,即使時刻有持續時間,飛行的箭也不可能在運動。總之,飛矢不動。
箭悖論的標準解決方案如下:箭在每個時刻都不動這一事實不能說明它是靜止的。運動與時刻里發生什麼無關,而是與時刻間發生什麼有關。如果一個物體在相鄰時刻在相同的位置,那麼我們說它是靜止的,反之它就是運動的。
遊行隊伍
首先假設在操場上,在一瞬間(一個最小時間單位)里,相對於觀眾席A,列隊B、C將分別各向右和左移動一個距離單位。
B、C兩個列隊開始移動,如下圖所示相對於觀眾席A,B和C分別向右和左各移動了一個距離單位。
而此時,對B而言C移動了兩個距離單位。也就是,隊列既可以在一瞬間(一個最小時間單位)里移動一個距離單位,也可以在半個最小時間單位里移動一個距離單位,這就產生了半個時間單位等於一個時間單位的矛盾。因此隊列是移動不了的。
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