物理四神獸 芝諾的龜

2021-08-24 18:10:26 字數 1025 閱讀 6143

古希臘神話中,有個特別能跑的英雄叫「阿喀琉斯」,他和乙隻烏龜約定賽跑,這只烏龜就是傳說中和兔子賽跑的烏龜。

然而古希臘哲學家芝諾有乙個很著名的論證:跑的最快的阿喀琉斯永遠追不上跑的最慢的烏龜。他的論證如下:因為開始時間阿喀琉斯是在烏龜的後面,所以阿喀琉斯要追上烏龜,他必須先要到達烏龜的出發點;而當阿喀琉斯到達烏龜出發點時,烏龜必定又已到達更前面的一點。如此無限地重複下去,就是進行無窮多次,阿喀琉斯總是追不上烏龜。

這裡的「無限」和「無窮多次」是什麼意思?這就需要提到「芝諾鐘」,也叫「芝諾時」:阿喀琉斯把每次到達烏龜上次所在的位置,作為乙個重複的過程,這個重複的過程測得的時間稱作芝諾時,以t』表示。

如上圖所示,阿喀琉斯和烏龜在開始時相距為l,速度分別為v1和v2,並且v1 > v2。如果用普通的鐘計算,則阿喀琉斯將在  t = l/(v1-v2) 時趕上烏龜,當  t > l/(v1-v2) 時,阿喀琉斯就超過烏龜了。圖中左邊的數字表示的是芝諾時 t':

當 t'=1 時,阿喀琉斯到達烏龜在 t'= 0時的出發點;

當 t'=2 時,阿喀琉斯到達烏龜在 t'= 1時的出發點;所以一般地,

當 t'=n 時,阿喀琉斯到達烏龜在 t'= n-1時的出發點。

顯然,只有當 t'→∞時,阿喀琉斯才能追上烏龜,對於任何有限的t',阿喀琉斯總是落在烏龜的後面。所以芝諾斷言:「阿喀琉斯永遠追不上烏龜」。這裡「永遠」的含義是是  t'→∞,即芝諾時間的無限。

芝諾悖論在於以為 t'→∞無限是無窮無盡的時間,它認為t'→∞之後就沒有時間了,故t'→∞相當於永遠。實際上這個「無限」是指從t'到t之間,有無限個時間點,或者說時間是流動的,t'→∞後就收斂到t這個點了。芝諾認為,不管時間 t'如何變化,只要還沒到達 t 這個時間點,阿喀琉斯就追不上烏龜。

芝諾悖論,是**於芝諾時的侷限性,它不能度量t之後的現象。

啟示:時間與時間的度量不同,一種時間的度量達到無限之後,還是可以有時間的;反之,一種時間的度量達到無限,從其他的度量看,可能是有限的。

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