芝諾的「神奇烏龜」,一個你明知道錯誤,卻無法反駁的悖論

2020-12-05 量子探索

「時間」或許就是宇宙中最神奇的概念,時間的本質是「能量」的傳遞過程,也是「物質」的運動過程,在138億年前的宇宙大爆炸發生的瞬間就是宇宙時間的起點,在宇宙大爆炸發生之前並沒有時間的概念,目前我們並不知道,在未來會不會有一個時間的「終點」。

從物理學的角度來看,是微觀粒子的運動促使了時間的產生,宇宙中不存在絕對靜止的粒子,同時熱量的本質也是粒子的運動,只有在絕對零度的狀態下,粒子才會停止運動,但是當進入絕對零度時,所謂的時間也就失去了原本的意義。

人類對宇宙的探索越深入,產生的疑問和困惑也就越多,比如古希臘的哲學家曾經提出過一個著名的悖論——「芝諾的烏龜」也被稱為「芝諾悖論」。

阿基裡斯是古希臘神話一位善於跑步的神明,他在神明之中也以速度出名,但是在芝諾的問題中,他卻永遠追不上一隻正常爬行的烏龜。

假如,每秒烏龜可以爬行一米,而阿基裡斯的速度就是每秒十米,阿基裡斯和烏龜賽跑,但是阿基裡斯讓烏龜先爬了100米自己再出發,當阿基裡斯跑完100米後,烏龜爬行了10米,阿基裡斯只好再次出發追趕烏龜,但是在阿基裡斯跑完10米後,烏龜又向前爬行出了1米,如此循環下去,時間和距離可以無限分割,因此無論阿基裡斯怎麼努力追趕,他都無法在真正追趕上烏龜,因為烏龜會製造無數個起點。

但是在現實中,這樣的事情不可能發生,阿基裡斯很快可以追上烏龜,但是芝諾的這個理論確實讓人疑惑,如果時間可以無限分割下去,芝諾和烏龜之間就永遠存在細小的時間間隔。

其實芝諾本人也知道,這只是一個「悖論」,在現實中無法實現,因為我們所感知的時間流速是恆定的,阿基裡斯很快就可以追上烏龜,芝諾的觀點只是一個「詭辯」,從數學的角度來看,雖然時間的間隔越來越多,但是這些時間間隔加在一起仍然等於1,因此從數學的角度來看,芝諾的這個悖論並不成立。

但是當我們從物理學的角度來思考時,就可以得到不一樣的答案,甚至芝諾的這個奇思妙想,可以上升到宇宙本質的高度。

首先,阿基裡斯之所以永遠追不上烏龜,是因為我們認為時間可以無限分割,總是存在更短的時間間隔,但是在量子力學中,時間存在一個最小的單位「普朗克時間」,普朗克時間是宇宙中最短的時間間隔,同樣,宇宙中最短的長度單位被稱為「普朗克長度」。從這個角度來看,烏龜不可能製造無限多個起點,在短暫的時間後,就會因為接觸到普朗克時間的範圍,這個時候就是阿基裡斯追上烏龜的瞬間。

量子力學中認為,宇宙中存在最短的時間單位和長度單位,如果小於這兩個單位,我們的物理理論就會失去意義,因此對於我們來說「普朗克時間」和「普朗克長度」就是宇宙中最短的時間和長度單位。

芝諾的烏龜是一個十分簡單的悖論,我們明知道這個悖論是錯誤的,但是我們卻很難去反駁這個悖論。根本原因是因為我們對時間的理解有很大的誤區,時間本身就是人類創造出來的一個抽象概念,我們都認為是時間在推動著一切,其實是運動的物體在推動著時間。

138億年前的一場大爆炸,創造出了整個宇宙,時間和空間的概念也在這次大爆炸中誕生,但是時間的本質是物質的運動和能量的傳遞,如果宇宙進入絕對零度,一切粒子停止運動,那麼時間就失去了存在的意義,我們也可以認為「時間被暫停」了。

芝諾悖論看似是一個詭辯的悖論,但是這個問題的本質其實就是在質疑時間的本質,疑惑時間是否存在最小的時間間隔,直到幾千年後,量子力學的誕生才解決了芝諾的這個難題,但是人類對時間的本質的探索並不會體內停止,或許在遙遠的未來,科學家可以製造出時光機器,進行時間旅行。

你認為芝諾的悖論應該怎麼解釋,未來人類可以製造出時光機嗎?歡迎在下方留言討論!

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