再快的人也跑不過烏龜,芝諾悖論涉及到量子領域解釋

2020-11-26 文哲殿堂

哲學家芝諾(Zeno)於公元前490年生於義大利南部,他提出的悖論震古爍今,使數學家,科學家和哲學家困惑了數千年。

儘管他的作品至今沒有倖存,但歸因於他的著作卻有40多種悖論,這都是他為捍衛老師巴門尼德的哲學而寫。

上次我們說過,巴門尼德(Parmenides)相信一元論,認為現實是一個單一的,不變的,永恆的東西,他稱之為「存在」。在捍衛這一激進信念的過程中,芝諾(Zeno)提出了40種論點,以表明改變和多元化是不可能的。

芝諾(Zeno)的9種尚存的悖論中,最著名的有三個:阿喀琉斯追龜論、飛箭不動、二分法。

以阿喀琉斯追龜為例,這個悖論可以概括為:

「在比賽中,最快的奔跑者永遠無法趕上最慢的奔跑者,因為追逐者必須先跑到領先者所在的位置,然而,當追逐著跑到該位置時,領先者又在這段時間內往前跑了一段距離,所以,領先者將會永遠領先。」

芝諾基於這個觀點,舉了個例子。即阿喀琉斯(《荷馬史詩》中的希臘勇士)和烏龜賽跑。

阿喀琉斯讓烏龜先跑10米,他去追趕,阿喀琉斯跑的速度是10m/s,而烏龜跑的速度假設1m/s。

然後,當阿喀琉斯到達烏龜開始的點(T0 = 10米)時,烏龜將會移動1米到T1 = 11米。當阿喀琉斯到達T1時,又耗費了0.1s,在這0.1s的時間內,烏龜又已經移動了0.1米(到T2 = 11.1米),當阿喀琉斯到達T2時,烏龜仍然領先0.01米,以此類推。

每次阿喀琉斯到達烏龜所在的位置時,這隻狡猾的爬行動物總是會領先阿喀琉斯一點。

那麼芝諾是如何迷惑我們的呢?

芝諾的論點是基於這樣的假設:你可以無限地劃分空間(賽道)和時間(比賽時長)。他把賽道分成無數個部分,把比賽變成無數個步數,似乎永遠不會結束。把空間和時間分割成越來越小,同時意味著時間的流逝在「慢下來」,永遠不可能到達阿喀琉斯超過烏龜的那一刻。

但我們知道時間不會以這種方式慢下來。空間(和時間)是無限可分的假設是錯誤的。

芝諾不知道現代科學中極限的物理含義。

量子物理學告訴我們,現實世界中不能有小於普朗克厚度的微分,但芝諾的極限過程涉及到把這個厚度縮小到零。用偉大的奧地利物理學家埃爾溫·薛丁格的話來說就是:「我們在物理學中使用的微分不能太小,而是要足夠小」。

所以,芝諾的假設,在數學世界可行,在物理世界(現實世界)不可行。

芝諾的一生鮮為人知。關於芝諾的主要傳記信息來源是柏拉圖的《巴門尼德》,他也在亞里斯多德的《物理學》中提到。

在巴門尼德的對話中,柏拉圖描述了芝諾和巴門尼德對雅典的訪問,當時巴門尼德「大約65歲」,芝諾「將近40歲」,而蘇格拉底「還很年輕」。假設蘇格拉底的年齡在20歲左右,並把蘇格拉底的出生日期定為公元前469年,則芝諾大約公元前490年出生。柏拉圖說芝諾「身材高大,看起來很漂亮」。據說,芝諾是巴門尼德的養子。

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