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015 约公元前445年 季诺悖论

伊利亚的季诺(Zeno of Elea, 约公元前490—约 公元前430)

根据最著名的季诺悖论,只要乌龟在起点拥有些许领先优势的话,兔子将永远追不上乌龟;甚至可以得到乌龟跟兔子都无法抵达终点的推论。

亚里士多德轮子悖论(约公元前320年),发散的调和级数(约1350年),发现圆周率 π 的级数公式(约1500年),发现微积分(约1665年),圣彼得堡悖论(1738年),理发师悖论(1901年),巴拿赫—塔斯基悖论(1924年),希尔伯特旅馆悖论(1925年),生日悖论(1939年),海岸线悖论(约1950年),纽康伯悖论(1960年)及巴兰多悖论(1999年)

哲学家和数学家花了超过一千年的时间想要了解季诺悖论—关于某些运动若非应该办不到就根本是个幻觉的一组谜题。季诺是居住在南意大利、早于苏格拉底的一位希腊哲学家,最有名的季诺悖论谈及希腊英雄阿喀琉斯与一只迟缓的乌龟赛跑时,只要乌龟在起点拥有些许领先优势的话,阿喀琉斯就绝不可能在赛跑途中超越乌龟。事实上,这个悖论还可以蕴含我们绝对无法离开所处房间—当朝房门走去要离开房间时,我们必须先走完这段距离中的一半,接下来得走完剩余那半段距离中的再一半,再接着一直重复把剩余距离减半的动作;结果,我们将永远不可能在有限的跨步中抵达房门!在数学上,我们可以把这种无穷序列的动作之极限透过(1/2+1/4+1/8+…)的无穷级数总和来表现。一个近代的想法,是坚持这个无穷级数的总和为 1,以解决季诺悖论。只要每一跨步都耗去前一步所需的时间之一半,则完成这一连串无止境跨步所花费的时间,就跟现实生活中走出房间所需耗费的时间一样。

可是这种论证方式并不够圆满,因为它并无法解释我们如何能完成逐一走过无穷多个跨步点,因此现在的数学家采用无限小量(无法想象的极小数量,小到几乎却又不等于 0)的微观概念分析季诺悖论。结合一个称之为非标准分析的数学分支以及特别地,内含集合论,或许我们可以解释季诺悖论,但相关的论辩并不会因此歇止,例如就有些人认为当时间、空间都是离散的时候,从甲地前往乙地所需要的跨步数就一定会是有限的。■