量子力學是如何解決芝諾悖論的?
阿基里斯是古希臘神話中的跑步健將。假設他和烏龜賽跑,他速度為烏龜的10倍,烏龜在前面10米出發,他在後面追。芝諾可以證明,阿基里斯永遠不可能追上烏龜:
當阿基里斯追到10米時,烏龜已經向前爬了1米;而當他追過這1米時,烏龜又已經向前爬了0.1米,他只能再追向那個0.1米。因為追趕者需要用一段時間才能達到被追者的出發點,這段時間內被追者已經又往前走了一段距離,所以被追者總是在追趕者前面。這樣,阿基里斯就永遠也追不上烏龜!
這個悖論的問題出在哪兒呢?乍一看,其邏輯推理確實是無懈可擊的,但實際上這個推理建立的基礎是:時間和空間是可以無限分割的。因為芝諾將追趕的過程分成了無窮多個部分,到後來阿基里斯與烏龜的距離無窮小,追上這段距離所需的
分成了無窮多個部分,到後來阿基里斯與烏龜的距離無窮小,追上這段距離所需的時間也無窮小。如果時空真能無限分割,那麼他就永遠也追不上。
數學家們是這麼解釋的:阿基里斯雖然需要追趕無窮多段路程,每一段路程也需要一定時間,但這無窮多個時間構成的是收斂數列,也就是說,這個無窮數列的總和是有限的。假設阿基里斯速度是10米/秒,則這無窮多個時間的總和是10/9秒鐘。
但是數學家們顯然迴避了另一個問題,就是阿基里斯如何在有限的時間裡完成了這無窮多個過程?只要是無窮,那就沒有盡頭,他怎麼能一瞬間就完成呢?
玄而又玄的無窮
事實上,問題就出在這個無窮上!無窮大和無窮小都是數學中製造出來的很玄虛的概念,很多悖論都是在此基礎上產生的。為什麼說無窮大和無窮小很玄虛呢?我們來看看下面的例子。
正整數有無窮多個,正整數的平方也有無窮多個:
那麼到底是正整數多呢,還是他們的平方數多呢?數學家們認為,他們是一樣多的,因為上下兩列數字建立了一一對應關係。
可是從另一個角度看,平方數明明只是正整數的一部分,平方數應該遠遠少於正整數啊。從這個角度來看,平方數只和正整數中的一小部分建立了一一對應關係,看下錶:
這兩個數列都包含無窮多個數,也就是說他們的個數都是無窮大,那麼這兩個無窮大到底是什麼關係呢?真是讓人困惑。
無窮小也很玄虛,無窮小到底是多小?無窮小加無窮小是多少?無窮小乘無窮小呢?都是無窮小嗎?多少個無窮小相加才能不是無窮小呢?恐怕誰也說不清楚。
造成上述糊塗賬的原因就在於,無窮大和無窮小都是人們頭腦中想像出來的東西,在真實世界中是不存在的!
事實上,人人都知道阿基里斯很快就能追上烏龜,既然如此,那就證明芝諾這個推理的基礎是錯的,也就是說,他不能將追趕的過程分成無窮多個部分,時間和空間是不能無限分割的,或者說,時間和空間是不連續的!
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