"乌龟" 动得最慢的物体不会被动得最快的物体追上 。由于追赶者首先应当达到被追者出发之点,此时被追者已往前走了一段距离 。因此被追者总是在追赶者前面 。"
如柏拉图描述,芝诺说这样的悖论,是兴之所至的小玩笑 。首先,巴门尼德编出这个悖论,用来嘲笑"数学派"所代表的毕达哥拉斯的" 1-0.999...>0"思想 。然后,他又用这个悖论,嘲笑他的学生芝诺的"1-0.999...=0,但1-0.999...>0"思想 。最后,芝诺用这个悖论,反过来嘲笑巴门尼德的"1-0.999...=0,或1-0.999...>0"思想 。
有人解释道:如果慢跑者在快跑者前一段,则快跑者永远赶不上慢跑者,因为追赶者必须首先跑到被追者的出发点,而当他到达被追者的出发点,慢跑者又向前了一段,又有新的出发点在等着它,有无限个这样的出发点 。
芝诺当然晓得阿喀琉斯能够捉住海龟,跑步者肯定也能跑到终点 。
类似阿基里斯追上海龟之类的追赶问题,我们可以用无穷数列的求和,或者简单建立起一个方程组就能算出所需要的时间,那么既然我们都算出了追赶所花的时间,我们还有什么理由说阿基里斯永远也追不上乌龟呢?然而问题出在这里:我们在这里有一个假定,那就是假定阿基里斯最终是追上了乌龟,才求出的那个时间 。但是芝诺的悖论的实质在于要求我们证明为何能追上 。上面说到无穷个步骤是难以完成 。
以上初等数学的解决办法,是从结果推往过程的 。悖论自己的逻辑并没有错,它之所以与实际相差甚远,在于这个芝诺与我们采取了不同的时间系统 。人们习惯于将运动看做时间的连续函式,而芝诺的解释则采取了离散的时间系统 。即不管将时间间隔取得再小,整个时间轴仍是由无限的时间点组成的 。换句话说,连续时间是离散时间将时间间隔取为无穷小的极限 。
本来这归根毕竟是一个时间的问题 。譬如说,阿基里斯速度是10m/s,乌龟速度是1m/s,乌龟在前面100m 。实际情况是阿基里斯必然会在100/9秒之后追上乌龟 。依照悖论的逻辑,这100/9秒可以无限细分,给我们一种很像永远也过不完的印象 。但本来根本不是如此 。这就类似于有1秒时间,我们先要过一半即1/2秒,再过一半即1/4秒,再过一半即1/8秒,这样下去我们永远都过不完这1秒,因为不管时间再短也可无限细分 。但本来我们真的就永远也过不完这1秒了吗?显然不是 。尽管看上去我们要过1/2、1/4、1/8秒等等,很像永远无穷无尽 。但本来时间的流动是匀速的,1/2、1/4、1/8秒,时间越来越短,看上去无穷无尽,本来加起来只是个常数而已,也就是1秒 。所以说,芝诺的悖论是不存在的 。
飞矢不动
设想一支飞行的箭 。在每一时刻,它位于空间中的一个特定位置 。由于时刻无持续时间,箭在每个时刻都没有时间而只能是静止的 。鉴于整个运动期间只包含时刻,而每个时刻又只有静止的箭,所以芝诺断定,飞行的箭总是静止的,它不大概在运动 。
上述结论也适用于时刻有持续时间的情况 。对于这种情况,时刻将是时间的最小单元 。假设箭在这样一个时刻中运动了,那么它将在这个时刻的开始和结束位于空间的不同位置 。这说明时刻具有一个起点和一个终点,从而至少包含两部分 。但这显著与时刻是时间是的最小单元这一前提相矛盾 。因此,纵然时刻有持续时间,飞行的箭也不大概在运动 。总之,飞矢不动 。
箭悖论的标准解决方案如下:箭在每个时刻都不动这一事实不可以说明它是静止的 。运动与时刻里发生什么无关,而是与时刻间发生什么有关 。假如一个物体在相邻时刻在相同的位置,那么我们说它是静止的,反之它就是运动的 。
*** 队伍
首先假设在操场上,在一瞬间(一个最小时间单位)里,相对于观众席A,列队B、C将分别各向右和左移动一个距离单位 。
◆◆◆◆观众席A
▲▲▲▲伫列B
▼▼▼▼伫列C
B、C两个列队开始移动,如下图所示相对于观众席A,B和C分别向右和左各移动了一个距离单位 。
◆◆◆◆观众席A
▲▲▲▲伫列B……向右移动
▼▼▼▼伫列C……向左移动
而此时,对B而言C移动了两个距离单位 。也就是,伫列既可以在一瞬间(一个最小时间单位)里移动一个距离单位,也可以在半个最小时间单位里移动一个距离单位,这就产生了半个时间单位等于一个时间单位的矛盾 。因此伫列是移动不了的 。
芝诺难题的解答与二分法我是初一的,直接抄了,若有不周,还请见谅
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