芝諾悖論:阿基裡斯與龜

2022-01-06 扶搖FuYao

我們今天說一個人,叫芝諾(Zeno),熟悉我們的朋友應該知道,我們之前提過好幾次了。

芝諾的生平在歷史中缺乏記載,他在當時也並不怎麼出名,也沒什麼可以被後世人所銘記的成就,而人們大多認識他,都是從亞里斯多德和柏拉圖的著作中開始的。

用一句話來描述的話:

芝諾,是公元前5世紀,生活在古希臘的一個「願意較真兒」甚至還有點兒「矯情」的哲學家、數學家。據說他還是另一位古希臘哲學家巴門尼德的學生。

總之,芝諾這個人呢,很有意思,他提出過很多 —— 就連他自己都搞不清楚的問題,就稱為 —— 芝諾悖論。

這也是我們今天的主題。不過,我們今天分享這些悖論,並不是想要藉此說什麼規律和道理,我只是覺得這些思考 —— 非常有趣,那我們,當然應該了解了解,不是嗎?

就當是邏輯訓練好了。如果你在聽故事的過程中有了一些思考與啟發,那就更好了。

芝諾悖論

芝諾的第一個悖論,叫「二分法悖論」,意思是:如果今天你要從家裡到公司,也就是從A點到達B點,啊,這是不可能的!為啥呢?

芝諾說:

如果你今天要從A點到B點,就一定要先經過它們的中點,比如說是C點;

而要想到達C點,則一定要先經過A和C的中點,比如說是D點;

而要想到達D點,那你當然要先經過A和D的中點,比如說是E點;

依次類推

你看,這樣的中間點在一路上有「無窮多」個,你永遠都走不到最後一個「中間點」,也就是說,你永遠都到達不了B點。

好,下面我們繼續說第二個悖論,

叫「阿基裡斯悖論」。

阿基裡斯,是古希臘神話中一個善跑的英雄,而芝諾來了一個思想實驗,他說:現在,阿基裡斯要和一隻烏龜賽跑,你說誰贏呢?那肯定是阿基裡斯贏了,這還用說嗎?

可芝諾說不,如果他倆同時出發,那烏龜確實跑不過阿基裡斯,但只要這個烏龜先出發了,那麼阿基裡斯,就永遠都追不上它了。

為啥呢?

為進一步說明這個悖論,

我們來一個假設,

假設阿基裡斯的速度是烏龜的十倍。

好,現在阿基裡斯起跑的時候,烏龜已經先跑了100米,到達了A點;

那麼等阿基裡斯到達A點的時候,烏龜肯定又往前跑了10米,到達了B點;

下一刻,等阿基裡斯跑到B點的時候,烏龜又往前走了1米,到達了C點;

再下一刻,等阿基裡斯到達C點的時候,烏龜也一定又往前走了0.1米,到達了D點;

依次類推.

你看,這也就是說,每當阿基裡斯走到烏龜曾經到達的地方的時候,烏龜都往前走了一段距離,阿基裡斯和烏龜的距離在不斷地接近,卻永遠追不上。

這兩個悖論說得其實是一回事。

聽完這兩個悖論,你也許會想:這種理論在現實中根本站不住腳啊,阿基裡斯要是步子邁得大一點,不就馬上能超越烏龜了嗎?現實中,我們從家裡出發,一步,就不知道邁過了多少個芝諾說的「中間點」,不是嗎?

是的,如果我們就從常識和直覺來講,芝諾的這種話其實根本就不值得去反駁和探討。

但是,如果按照芝諾的思路去想,

光從理論上,你還真不容易駁倒他。

理論與實踐

芝諾生活的時代,是中國的春秋戰國時期,我們可以試想,如果當時的芝諾來到了中國講了他的這些問題,那麼當時的士大夫們肯定是不屑於回答芝諾的這種「傻問題」的,因為這些問題「不合理」,芝諾的詭辯顯然不符合我們傳統上「學以致用」的價值觀。

不過,後世的很多歐洲學者們,總有人不斷地試圖找出芝諾邏輯上的破綻,想要破解芝諾的悖論。

因為他們覺得:既然在現實上阿基裡斯是肯定能超過烏龜的,那麼一定是理論還不夠成熟、有待完善,有一個大漏洞我們還沒有發覺。

這種精神非常可嘉,但可想而知,以當時的數學理論基礎,還真沒人能駁倒芝諾。

兩千年來,這個問題歐洲人一直想不明白。直到17世紀,整整兩千年後,牛頓發明了微積分,有了「無窮小」和「極限」的概念,才作出了圓滿的解釋。

我們在這裡稍微科普一下這個「極限」的概念,

芝諾悖論的矛盾之處就在於:他把像「A點到B點」這種有限的距離,分割成了無限份,可是這一分割,就引來了另一個問題,那就是:一個東西既然可以被分割成無限份,那麼,它還是有限的嗎?

舉個例子:

比如,一個有限的1小時,可以被分成60分鐘,然後再繼續分成3600秒,但分到秒,還沒有結束,我們可以繼續加入「毫秒、微秒、納秒」這種更小的時間單位繼續拆分,也許最後連普朗克時間都能用上。(普朗克時間是10的負43次秒,是理論上人類可觀測的最短時間。)但即便如此,人們依舊還是可以繼續創造新的時間單位的概念,繼續無限地分下去的。

好,那麼問題又來了,既然時間可以無限地分下去,那麼時間,還是有限的嗎?

再比如:

我們小時候上數學課的時候,老師在黑板上畫了一條線,說這個線段是由「無窮個點」連接而成的。

好,既然這個線段可以被分成無窮個「點」,那這個線段,還是有限的嗎?

而微積分的極限概念,就完美地解決了這個問題。也就是無限分割後的時間、空間、距離的總和 —— 可以是有限的。

芝諾考慮的邏輯,相當於是把多個「無窮小」相加,他以為這個相加的結果,應該是「無窮大」,但事實上,結果是有限的。

這就如同:

1/2+1/4+1/8+1/16 這麼加加加,一直加到天涯海角,並不是等於無窮大,而是無限趨近於1,也就是 —— 等於1。

莊子如是說

《莊子·天下篇》裡,有這麼一句話:

一尺之棰,日取其半,萬世不竭。

如果單看這句話,說的其實和芝諾悖論是一個意思,就是說,一個木棍兒,每天取一半,永遠都取不完。

但是,莊子說這句話並不是說他的邏輯和芝諾一樣,如果我們結合上下文去看,我們就會發現,莊子這句話,是用來批評惠子用的。

惠子,我們也講過很多次了,他是莊子的朋友,他博學多聞,所著的書都有五車之多,他面對問題願意窮究事理,是當時著名的雄辯家,是諸子百家中以擅於辯論而出名的「名家學派」的代表人物,可是,這樣的惠子每當和莊子對話,就會出現華生和福爾摩斯對話一樣的畫風。

莊子說:

天下的辯者,都喜歡這樣的學說,他們和惠子一樣,終日研究這種問題,則終身都沒有窮盡,他們能夠勝過人的口舌,卻不能折服人的內心。這就是辨者的局限。

莊子覺得,先秦百家的各種學術,就像無限分割後的「點」一樣,但這些也都只不過是宇宙人生的局部,只是「片面之真」,若只會一味地追求「無窮小的點」,則永遠無法認識到「無窮大的道」。

這很像我們以前畫畫時,老師總說不要摳細節,因為一幅畫是整體的,你總要畫一會兒,然後站起來後退幾步,從遠處看看整體,因為所有剛開始畫畫的人,畫著畫著,就都會摳細節。

我以前看過一些在佛家以邏輯著稱的唯識宗講佛理的文章,唯識宗的代表人物玄奘法師的觀點就和莊子特別像,他也說:物質無窮地分下去,沒有必要,因為分到一定程度後,最終剩下的,就是 ——「空」。

這就像物理學裡,物質是分子組成的,分子是原子組成的,原子是質子、中子和電子組成的,質子和中子又是由夸克組成的。那麼接下來連小學生都會問的問題就是:夸克和電子,又是什麼東西組成的呢?

答案是:

現代物理學的標準模型認為夸克和電子是「基本粒子」,而所謂的基本粒子,都是一些「數學結構」,不可再分,也不必再分。

這個其實很好理解:

比如說就現在你正在看的這篇文章,你可以把它分成章節;章節可以分成句子;句子可以分成單詞;單詞可以分成單個的字和符號。

那請問,像「你、我、他、逗號、句號」,這樣的漢字和符號,還可以再分嗎?

理論上是可以的,你還可以分成偏旁部首,但再分就沒有意義了。單個漢字已經是「最底層的單位」了,它們代表的都是抽象的概念,所以無需再分。

你在那裡窮究最底層的抽象概念,比如單個的漢字,那你能理解整篇文章的意思嗎?

好,那麼最後再留一個思考題:

如果所有東西分分分,分到最後都是「空」,都只剩下了一些抽象的「數學結構」,就像是數字「1」,而這個「1」,在現實世界是不存在的,它只存在於邏輯世界中。

那麼問題來了:

如果組成世界的最底層單位都是抽象的數學結構,那這個世界,還算是真實存在的嗎?

到這裡我只想到一句話,也許你想到的和我一樣,那就是:

一切有為法,如夢幻泡影,

如露亦如電,應作如是觀。

好,以上就是我們今天的全部內容,

在評論區,留下您的思考吧,

感謝您的閱讀,與君共勉。

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