公元前5世紀,芝(zhi)諾(nuo)(nuo)發表(biao)了著名的阿基(ji)(ji)里(li)(li)斯悖論:他(ta)(ta)提出讓烏(wu)(wu)(wu)龜(gui)在阿基(ji)(ji)里(li)(li)斯前面1000米(mi)(mi)處開(kai)始,和阿基(ji)(ji)里(li)(li)斯賽跑(pao),并(bing)且假定(ding)阿基(ji)(ji)里(li)(li)斯的速度是烏(wu)(wu)(wu)龜(gui)的10倍。當(dang)比賽開(kai)始后,若阿基(ji)(ji)里(li)(li)斯跑(pao)了1000米(mi)(mi),設(she)所(suo)用(yong)的時(shi)間為(wei)t,此時(shi)烏(wu)(wu)(wu)龜(gui)便(bian)領先他(ta)(ta)100米(mi)(mi);當(dang)阿基(ji)(ji)里(li)(li)斯跑(pao)完(wan)下一個100米(mi)(mi)時(shi),他(ta)(ta)所(suo)用(yong)的時(shi)間為(wei)t/10,烏(wu)(wu)(wu)龜(gui)仍然前于(yu)他(ta)(ta)10米(mi)(mi);當(dang)阿基(ji)(ji)里(li)(li)斯跑(pao)完(wan)下一個10米(mi)(mi)時(shi),他(ta)(ta)所(suo)用(yong)的時(shi)間為(wei)t/100,烏(wu)(wu)(wu)龜(gui)仍然前于(yu)他(ta)(ta)1米(mi)(mi)……芝(zhi)諾(nuo)(nuo)認為(wei),阿基(ji)(ji)里(li)(li)斯能夠(gou)繼續逼近烏(wu)(wu)(wu)龜(gui),但決不可(ke)能追上它。
關(guan)于阿基里(li)(li)斯(si)(si)悖(bei)論(lun)的(de)一(yi)(yi)個解釋是(shi):阿基里(li)(li)斯(si)(si)的(de)確永遠也追不上烏龜(gui)。雖然現實中我們(men)知道阿基里(li)(li)斯(si)(si)超越(yue)烏龜(gui)非常簡單,但是(shi)它是(shi)如何(he)超過(guo)烏龜(gui)的(de)在(zai)過(guo)去卻一(yi)(yi)直存在(zai)爭論(lun)。
現代物理學已(yi)經證明了(le)時間和(he)空間不是可以無限分割的,所以總有最為微小的一(yi)個(ge)(ge)時間里,阿(a)(a)基(ji)(ji)里斯(si)和(he)烏龜(gui)共同(tong)前(qian)進了(le)一(yi)個(ge)(ge)空間單位,從(cong)此阿(a)(a)基(ji)(ji)里斯(si)順(shun)利超過烏龜(gui)。
芝(zhi)(zhi)諾悖(bei)論的(de)產生原因,是在于“芝(zhi)(zhi)諾時(shi)(shi)(shi)”不(bu)可能度(du)量(liang)阿基(ji)里斯追上烏龜后的(de)現象。在芝(zhi)(zhi)諾時(shi)(shi)(shi)達到無限后,正常(chang)計時(shi)(shi)(shi)仍可以進行,只不(bu)過芝(zhi)(zhi)諾的(de)“鐘(zhong)”已(yi)經(jing)無法(fa)度(du)量(liang)它們了(le)。這個悖(bei)論實際上是反映時(shi)(shi)(shi)空并不(bu)是無限可分的(de),運(yun)動也不(bu)是連續的(de)。
通俗一(yi)(yi)點講,我們都(dou)知道一(yi)(yi)條(tiao)線(xian)是由無數個點組(zu)成(cheng)的,但這個“無數個點”并不(bu)能說我們無法(fa)畫出一(yi)(yi)條(tiao)線(xian)。也就是說就是芝諾(nuo)偷換了(le)概念,(1+0.1+0.01+……)t其(qi)實是一(yi)(yi)個有限的時(shi)間,但他認為這個時(shi)間是無限大的,只要時(shi)間超過(1+0.1+0.01+……)t阿(a)基里(li)斯就追上了(le)烏龜。
阿(a)基里斯悖論(lun)分離了(le)運動與靜止,夸(kua)大了(le)相對(dui)靜止,而否(fou)認(ren)了(le)絕對(dui)運動,是形(xing)而上學(xue)說。
黑(hei)格爾在《小邏輯》中說:“辯(bian)證(zheng)法切不可(ke)與單純的(de)(de)詭辯(bian)相混淆(xiao)。詭辯(bian)的(de)(de)本(ben)質在于孤立起來看事物,把本(ben)身片面的(de)(de)、抽象的(de)(de)規定,認為(wei)是(shi)(shi)可(ke)靠(kao)的(de)(de)。”辯(bian)證(zheng)唯物主義認為(wei),運動與靜(jing)止是(shi)(shi)對立統(tong)一的(de)(de)辯(bian)證(zheng)關系。
一方面,運動(dong)與靜止(zhi)的(de)(de)(de)(de)對(dui)立表(biao)現在:運動(dong)是(shi)絕(jue)對(dui)的(de)(de)(de)(de),靜止(zhi)是(shi)相對(dui)的(de)(de)(de)(de),二者相互區別,不可混淆。所謂運動(dong)是(shi)絕(jue)對(dui)的(de)(de)(de)(de)是(shi)說,運動(dong)是(shi)物質的(de)(de)(de)(de)根(gen)本屬(shu)性,任何事物在任何條(tiao)件(jian)(jian)下都是(shi)永(yong)恒運動(dong)的(de)(de)(de)(de),是(shi)無條(tiao)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)。所謂靜止(zhi)是(shi)相對(dui)的(de)(de)(de)(de)是(shi)說,靜止(zhi)是(shi)運動(dong)在特定條(tiao)件(jian)(jian)下的(de)(de)(de)(de)特殊(shu)狀態,是(shi)有條(tiao)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)。
另一(yi)(yi)方面,運(yun)動(dong)(dong)(dong)與靜(jing)(jing)(jing)止(zhi)的(de)(de)統一(yi)(yi)表現在(zai):運(yun)動(dong)(dong)(dong)和靜(jing)(jing)(jing)止(zhi)是相互(hu)依存、相互(hu)貫通的(de)(de),即所謂(wei)動(dong)(dong)(dong)中(zhong)有靜(jing)(jing)(jing)、靜(jing)(jing)(jing)中(zhong)有動(dong)(dong)(dong)。在(zai)運(yun)動(dong)(dong)(dong)與靜(jing)(jing)(jing)止(zhi)關系(xi)上有兩種形(xing)而(er)(er)(er)上學(xue)(xue)的(de)(de)錯誤(wu):一(yi)(yi)種是割裂(lie)(lie)運(yun)動(dong)(dong)(dong)與靜(jing)(jing)(jing)止(zhi)的(de)(de)關系(xi),否認(ren)運(yun)動(dong)(dong)(dong),只講靜(jing)(jing)(jing)止(zhi),將靜(jing)(jing)(jing)止(zhi)絕(jue)對化(hua)的(de)(de)形(xing)而(er)(er)(er)上學(xue)(xue)不(bu)動(dong)(dong)(dong)論(lun);一(yi)(yi)種是割裂(lie)(lie)運(yun)動(dong)(dong)(dong)與靜(jing)(jing)(jing)止(zhi)的(de)(de)關系(xi),只講運(yun)動(dong)(dong)(dong),否認(ren)靜(jing)(jing)(jing)止(zhi)的(de)(de)形(xing)而(er)(er)(er)上學(xue)(xue)相對主義(yi)和詭辯論(lun)。
關于(yu)阿基里斯追龜的問題,我們可(ke)以很(hen)簡(jian)單地證(zheng)明阿基里斯追上了烏龜。
我(wo)們設(she)烏龜(gui)先(xian)前所(suo)(suo)走(zou)過的(de)(de)所(suo)(suo)有(you)(you)的(de)(de)點(dian)屬于集(ji)(ji)(ji)合B,烏龜(gui)現在所(suo)(suo)在的(de)(de)點(dian)標志為(wei)b,烏龜(gui)所(suo)(suo)走(zou)過的(de)(de)所(suo)(suo)有(you)(you)的(de)(de)點(dian)是(shi)(shi)(shi)(shi)集(ji)(ji)(ji)合A,A由集(ji)(ji)(ji)合B中(zhong)所(suo)(suo)有(you)(you)的(de)(de)點(dian)加(jia)上b點(dian)構成(cheng)。只要是(shi)(shi)(shi)(shi)烏龜(gui)先(xian)前所(suo)(suo)在的(de)(de)點(dian),都是(shi)(shi)(shi)(shi)阿(a)(a)基(ji)(ji)(ji)里(li)斯可以走(zou)到(dao)的(de)(de),因而(er)(er)阿(a)(a)基(ji)(ji)(ji)里(li)斯可以走(zou)到(dao)集(ji)(ji)(ji)合B中(zhong)所(suo)(suo)有(you)(you)的(de)(de)點(dian)。那(nei)么,我(wo)們能(neng)不(bu)能(neng)在集(ji)(ji)(ji)合A中(zhong)找到(dao)一個點(dian),它既(ji)不(bu)屬于B,也不(bu)是(shi)(shi)(shi)(shi)b,回答(da)是(shi)(shi)(shi)(shi)不(bu)能(neng)的(de)(de)。因而(er)(er)如果(guo)阿(a)(a)基(ji)(ji)(ji)里(li)斯走(zou)過了(le)集(ji)(ji)(ji)合B中(zhong)所(suo)(suo)有(you)(you)的(de)(de)點(dian),阿(a)(a)基(ji)(ji)(ji)里(li)斯與b點(dian)的(de)(de)距離就(jiu)已經是(shi)(shi)(shi)(shi)0(如果(guo)不(bu)是(shi)(shi)(shi)(shi)0,則應該(gai)在阿(a)(a)基(ji)(ji)(ji)里(li)斯與b點(dian)之間(jian)還會(hui)存在著一個點(dian),但這個點(dian)并(bing)不(bu)存在),也就(jiu)是(shi)(shi)(shi)(shi)說(shuo),阿(a)(a)基(ji)(ji)(ji)里(li)斯已經追上了(le)烏龜(gui)。
而按照我們(men)悖(bei)論所(suo)設定的(de)(de)條件(jian),阿基(ji)里(li)(li)斯(si)是(shi)可以(yi)走(zou)到烏(wu)(wu)龜先(xian)前所(suo)走(zou)過的(de)(de)所(suo)有(you)(you)的(de)(de)點(dian)的(de)(de)。因而阿基(ji)里(li)(li)斯(si)追到了烏(wu)(wu)龜。但在上(shang)面(mian)的(de)(de)分析中(zhong),我們(men)發現了一個(ge)(ge)有(you)(you)趣的(de)(de)矛(mao)盾,這(zhe)就是(shi)b既屬于(yu)B又不屬于(yu)B,也就是(shi)說(shuo),b既是(shi)現在又是(shi)先(xian)前。而且(qie)這(zhe)是(shi)阿基(ji)里(li)(li)斯(si)得以(yi)追上(shang)烏(wu)(wu)龜的(de)(de)前提和條件(jian)。這(zhe)樣(yang)的(de)(de)一個(ge)(ge)有(you)(you)趣的(de)(de)結論,是(shi)決不可能(neng)為具有(you)(you)形而上(shang)學頭腦的(de)(de)那些數學家們(men)所(suo)接(jie)受的(de)(de)。
此悖論假(jia)設阿基(ji)里(li)斯(si)永(yong)遠只能到(dao)達龜前一個時(shi)(shi)間(jian)段(duan)到(dao)達的(de)地方,即追(zhui)上的(de)前一個時(shi)(shi)間(jian)段(duan),此時(shi)(shi)條(tiao)件未發生(sheng)變化,并先承(cheng)認此時(shi)(shi)間(jian)段(duan)兩者間(jian)仍有(you)差(cha)異,然后用不同(tong)(tong)的(de)時(shi)(shi)間(jian)段(duan)進行(xing)重復換(huan)算(suan),假(jia)設條(tiao)件仍未變化。而在(zai)此時(shi)(shi)間(jian)段(duan)的(de)下(xia)一個口徑(jing)相(xiang)同(tong)(tong)的(de)時(shi)(shi)間(jian)段(duan)里(li),阿基(ji)米斯(si)就會追(zhui)上。
相反觀(guan)點:這證(zheng)明(ming)是(shi)錯誤的。因為證(zheng)明(ming)假設了(le)(le)阿(a)基(ji)里(li)斯可以走一個(ge)點,在事實上回避了(le)(le)悖論中無(wu)法找第1點問題(ti)實質。故(gu)此證(zheng)明(ming)和悖論無(wu)關,只是(shi)把小學(xue)應(ying)用(yong)題(ti)用(yong)集合論復(fu)述了(le)(le)一遍(bian)。
其(qi)實,我們根據中(zhong)學(xue)所學(xue)過的(de)無窮(qiong)等比遞縮(suo)數列求(qiu)和的(de)知識,只需(xu)列一個方(fang)程就可以輕而易舉地推翻芝諾的(de)悖論(lun):阿基里(li)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(ren)們認為數列1+0.1+0.01+…………是永(yong)遠也不能(neng)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的時間為t(1+0.1+0.01+…………)=t (1+1/9)=10t/9
芝諾所說的阿基里(li)斯不可能追(zhui)上烏龜,就隱(yin)藏著時間必(bi)須小(xiao)于10t/9這樣一個條件。
由于阿基(ji)里斯(si)和烏龜(gui)是在不斷地運動的(de),對時間是沒有限制的(de),時間很(hen)容易突(tu)破10t/9這樣一個(ge)條件。一旦突(tu)破10t/9這樣一個(ge)條件,阿基(ji)里斯(si)就追上了或超過了烏龜(gui)。
人們被距離數列(lie)1+0.1+0.01+…………好像是永遠也不能窮盡的(de)假象迷惑了(le),沒有考(kao)慮(lv)到(dao)時(shi)間數列(lie)1+0.1+0.01+…………是很容(rong)易達(da)到(dao)和超過的(de)了(le)。
但是(shi)不(bu)是(shi)所有的數列都能(neng)達到,所以,我們看問(wen)題不(bu)能(neng)太極端。例如無論多少個點(dian)也不(bu)能(neng)組成(cheng)直線(xian),對于(yu)點(dian)的個數來說(shuo),我們就永遠無法(fa)窮盡它。
其實,以上(shang)的(de)(de)(de)(de)證(zheng)明是(shi)無法推(tui)翻(fan)這(zhe)個悖論(lun)的(de)(de)(de)(de)。因為這(zhe)個證(zheng)明用到(dao)了極(ji)限這(zhe)個概(gai)念(nian)(nian)。然而(er)(er),極(ji)限這(zhe)個概(gai)念(nian)(nian),正是(shi)為了解(jie)決(jue)阿基(ji)里斯(si)悖論(lun)而(er)(er)定(ding)義出來的(de)(de)(de)(de)一(yi)個概(gai)念(nian)(nian)。用這(zhe)個概(gai)念(nian)(nian)再反證(zheng)這(zhe)個悖論(lun)很(hen)明顯是(shi)不合理的(de)(de)(de)(de)。
無限的細分(fen)并不(bu)代表(biao)不(bu)會從時(shi)(shi)間1流入時(shi)(shi)間2,否則你的時(shi)(shi)鐘將永遠停留(liu)在(zai)59分(fen)59.9999............秒(miao)。
阿基里斯(si)能夠繼續逼(bi)近烏龜,在某一(yi)時(shi)間點(dian)之前無(wu)法追上(shang)。但永遠追不(bu)上(shang)這一(yi)結果并(bing)不(bu)成立,因(yin)為這一(yi)悖論只引導去(qu)考慮追上(shang)之前的(de)距離(li),而不(bu)是追上(shang)的(de)這一(yi)距離(li)。
悖論隱(yin)含的(de)假設就是(shi)阿(a)基里(li)斯沒(mei)有追上(shang)龜,為什么呢?阿(a)基里(li)斯的(de)每一段,都是(shi)烏龜跑(pao)完了,才讓阿(a)基里(li)斯才跑(pao)的(de)。只是(shi)想當然的(de)用了一開始(shi)的(de)距(ju)離差,而這個距(ju)離差為逐(zhu)段變小。
而這(zhe)個趨近過(guo)程(cheng)又想用時間衡(heng)量,恰好時間和距離(li),都可以無(wu)限(xian)(xian)劃(hua)分。靜止(zhi)也存在(zai)這(zhe)樣(yang)的(de)接近過(guo)程(cheng),舉個例子(zi):假設烏(wu)龜(gui)是靜止(zhi)的(de),讓阿(a)基(ji)里斯(si)以這(zhe)樣(yang)的(de)方(fang)式跑。900米,90米,9米,0.9米……,這(zhe)樣(yang)他也追不上烏(wu)龜(gui)啊(a),也同樣(yang)變不成零,因為你的(de)假設就(jiu)(jiu)是距離(li)的(de)無(wu)限(xian)(xian)小(xiao)(xiao),這(zhe)只(zhi)是在(zai)尋找最短的(de)距離(li)。這(zhe)個就(jiu)(jiu)關(guan)系到極限(xian)(xian)了(le)。就(jiu)(jiu)像在(zai)找最小(xiao)(xiao)的(de)物質粒(li)子(zi)一樣(yang)。