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切斷時空的四大芝諾悖論,你永遠也追不上一隻烏龜

來源:男爵風    閱讀: 7.12K 次
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所謂的芝諾悖論在正常人眼裏是完全不可能實現的,因爲這個悖論涉及了時間與空間的問題。比如你永遠都追不上一隻烏龜,一支被射出去的箭實際上是靜止的,這聽上去十分的不可思議,但是看完下面的故事與解釋之後,你應該會明白這個悖論的精妙所在。

芝諾悖論:阿基里斯追不上烏龜、從A點到B點永不能到達、飛矢不動、遊行隊伍

世界十大悖論:費米悖論、烏鴉悖論、黃油貓悖論、芝諾悖論、霍金悖論、理髮師悖論、外祖母悖論、上帝悖論、說謊者悖論、伊壁鳩魯悖論

一、阿基里斯追不上烏龜

這是芝諾悖論中最著名的一個悖論,一個善跑健將永遠都追不上一隻近在咫尺的烏龜。阿基里斯是古希臘神話中善跑的英雄。在他和烏龜的競賽中,他速度爲烏龜十倍,烏龜在前面100米跑,他在後面追,但他不可能追上烏龜。當阿基里斯追到100米,烏龜的出發點時,烏龜已經又向前爬了10米,於是,一個新的起點產生了。

切斷時空的四大芝諾悖論,你永遠也追不上一隻烏龜

阿基里斯必須繼續追,而當他追到烏龜爬的這10米時,烏龜又已經向前爬了1米,阿基里斯只能再追向那個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,阿基里斯就永遠也追不上烏龜!

切斷時空的四大芝諾悖論,你永遠也追不上一隻烏龜 第2張

悖論解釋:因爲烏龜爬到B點,而你不是同時到達B點的話,那你到達的B點就不是烏龜到達的B點,因爲時間的不同,你的B點永遠也不是烏龜的B點。這雖然在空間上是同一地點,但是在時間上是永遠不相同的,所以你永遠追不上。

二、從A點到B點永不能到達

切斷時空的四大芝諾悖論,你永遠也追不上一隻烏龜 第3張

一個人從A點走到B點,必先走完路程的1/2,然後走完剩下的1/2時,必須走完剩下總路程的1/2,以此類推,再走完剩下的1/2,又可以分出一個1/2……”如此循環下去,由於1/2總可以不停的分解下去,則一個人永遠不能到終點B。當A,B無限接近的時候,也就是說人無法運動,只能靜止!

切斷時空的四大芝諾悖論,你永遠也追不上一隻烏龜 第4張

悖論解釋:假設此人速度不變,走一段的時間每次除以2,時間爲實際需要時間的1/2+1/4+1/8+......,則時間限制在實際需要時間以內,即此人與目的地距離可以爲任意小,卻到不了。實際上是這個芝諾悖論本身限定了時間,當然到達不了。

三、飛矢不動

切斷時空的四大芝諾悖論,你永遠也追不上一隻烏龜 第5張

芝諾問他的學生:“一支射出的箭是動的還是不動的?”

“那還用說,當然是動的。”

“確實是這樣,在每個人的眼裏它都是動的。可是,這支箭在每一個瞬間裏都有它的位置嗎?”

“有的,老師。”

“在這一瞬間裏,它佔據的空間和它的體積一樣嗎?”

“有確定的位置,又佔據着和自身體積一樣大小的空間。”

切斷時空的四大芝諾悖論,你永遠也追不上一隻烏龜 第6張

“那麼,在這一瞬間裏,這支箭是動的,還是不動的?”

“不動的,老師”

“這一瞬間是不動的,那麼其他瞬間呢?”

“也是不動的,老師”

“所以,射出去的箭是不動的?”

四、遊行隊伍

首先假設在操場上,在一瞬間(一個最小時間單位)裏,相對於觀衆席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,如圖所示相對於觀衆席A,B和C分別向右和左各移動了一個距離單位。

切斷時空的四大芝諾悖論,你永遠也追不上一隻烏龜 第7張

而此時,對B而言C移動了兩個距離單位。這裏就有一個矛盾,隊列既可以在一瞬間(一個最小時間單位)裏移動一個距離單位,也可以在半個最小時間單位裏移動一個距離單位,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。

運動與時空密不可分

切斷時空的四大芝諾悖論,你永遠也追不上一隻烏龜 第8張

芝諾悖論迷惑人的地方,最大的根源在於當時人們對運動、時間、時刻、空間等概念的模糊,他迫使人們需要對運動、時間、時刻、空間等概念進行深入理解。亞里斯多德意識到了芝諾悖論的難點,在講運動的時候首先強調運動與空間、時間的關係,指出如果沒有時間、空間的概念,運動將無法討論。

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亞里斯多德的運動理論存在許多臆測,他雖然知道時間對於運動的重要性,卻也迴避了對時間的詳細說明,也不能區分時間和時刻。直到伽利略發現擺的等時性,以及後來胡克、惠更斯在發明鐘錶方面的貢獻,儘管此時還不能解釋時間是什麼,但卻因爲鐘錶對時間的精確計量,極大的推動了運動學的發展。

切斷時空的四大芝諾悖論,你永遠也追不上一隻烏龜 第10張

至此,人們對運動學(或者說力學)的三個基本要素:長度、質量、時間的認識就完成了,在這三個量的基礎上,提出了位移、速度、加速度、動量、動能、角位移、角速度、角加速度、角動量等一系列運動學的概念,人們對物體運動的認識也越來越深入。當運動學發展到一定的階段之後,就爲動力學的完善提供了必要條件。

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