眾所周知,博爾特是當今世界跑得最快的人。他是三屆奧運會男子100米,200米的冠軍,也是世界紀錄的保持者。對於他的奔跑實力,沒有人會提出質疑。而烏龜是一種行動緩慢的兩棲動物,它在陸地上的爬行速度更是「舉世公認」的慢,因此被稱為「龜速」。那麼這裡辰辰老師就想問一個問題:博爾特和烏龜誰跑得快呢? 當然是博爾特快。大家可能都認為,這個問題簡直無聊到了「腦殘」的程度。

但是辰辰老師卻說,在數學的世界裡,這個問題還真的不一定。下面我們就讓博爾特和小烏龜進行一場比賽。我們讓博爾特站在起跑線上,因為雙方的實力相差過於懸殊,我們讓小烏龜先跑10米,站在距離起跑線10米遠的地方。這裡假定博爾特因為對手實力太弱,沒有盡全力,因此速度為10米/秒;而小烏龜已經使出了吃奶的勁,所以速度達到了「驚人的」1米/秒。這樣看來,博爾特應該是輕鬆完勝小烏龜的。
但是我們來看一下具體過程,如果博爾特想追上小烏龜,必須先到達小烏龜的出發點。當他用1秒鐘時間到達小烏龜的出發點時,小烏龜已經向前爬行了1米;當博爾特用0.1秒追上這1米時,小烏龜又向前跑出了0.1米以此類推,博爾特雖然可以無限接近小烏龜,但卻始終在小烏龜出發點的後邊,永遠無法追上小烏龜。也就是說,每當博爾特要追上小烏龜的時候,小烏龜都會再向前邁出一點,拉開他們之間的距離。這就是古希臘哲學家芝諾的四悖論中,最負盛名的「阿基利斯悖論」(阿基利斯是希臘神話裡著名的神行太保,這裡我們把阿基利斯換成了博爾特)。根據我們的生活經驗,上面的情況純屬無稽之談,在現實中永遠不會發生。但數學是將我們現實中的問題邏輯化、符號化,因此這一悖論的出現,在數學領域其實帶來了巨大的危機。許多哲學家、數學家都一直嘗試破解這個悖論。

古希臘哲學家柏拉圖認為,芝諾其實繞了個圈,玩了一個文字遊戲:他利用了人們傳統認知裡時間空間無限可分,卻又恰恰喜歡將緊密相連的各部分分開考慮的誤區,用時空的連續性戲弄了人們。可是,缺乏強有力的數學工具,柏拉圖明知道自己受了騙,傳統慣性思維還是讓他如遭遇「鬼打牆」一般,只能隨著芝諾繞彎,卻不能從中脫身。

直到19世紀,哲學家黑格爾用辯證的觀念研究了芝諾悖論,從而為解決它指明了一條光明大道。黑格爾認為,如果把運動理解為物體在某一時間在某一地點,另一時間在另一地點,這只是表明了運動結果,而沒有表明它本身。他說:「某物之所以運動,不僅因為它這個此刻在這裡,另一個此刻在那裡,而且因為它在同一個此刻處在這裡又不處在這裡,因為它同時又在又不在同一個這裡。」「運動就是存在著的矛盾本身。」根據黑格爾的辯證思想,儘管在一段時空裡,時空表現出間斷性,但是空間是運動的基礎,它是具有連續性的。當阿基裡斯從一個斷點到另一個斷點時,他既在又不在這個斷點,因此他不會受這個點的阻擋,可以連續地一次追上烏龜。可以說,芝諾的時空觀是一條點構成的軌跡,要想到達下一個點,就必須經過前一個點;而黑格爾的時空觀更像是一條直線穿過一個個斷點,儘管斷點確實存在,但它不會阻礙直線的延伸,直線可以一次性到達一個點,而不必拘束於是否通過了它之前的點。而這種時空與空間連續性與間斷性的統一,反映在數學上就是無限與有限的統一。隨著極限思想的導入,芝諾悖論也就迎刃而解了。