悖论的例子

学习帮助数学的论文
2025-02-27 12:02:14
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两分法悖论

“在你穿过一段距离之前,必先穿过这个距离的一半。”意思是说向着一个目的地运动的物体,首先必须经过路程的中点;然而要经过这点,又必须先经过路程的四分之一点;要过四分之一点又必须首先通过八分之一点等等,如此类推,以至无穷。由此得出的结论就是:运动是不可穷尽的过程,运动永远不可能有开始。

阿基里斯追龟

“阿基里斯追不上乌龟”是古希腊的一个哲学故事。阿基里斯是当时的一个善于长跑的人。阿基里斯当然能够追上乌龟,用方程可以来解决。假设阿基里斯的速度为a,乌龟的速度为b,阿基里斯开始追赶乌龟的时候,乌龟在阿基里斯的前面,假设这段距离为c,请问需要多少时间阿基里斯可以追上乌龟。设所需要的时间为x,那么ax=bx+c, x=c/(a-b).由于a b c都是常数,x当然可以求得一个解。当然如果a b 的差如果很小,那么解可以趋于无穷大。 但是在这个哲学故事里面和这个问题却毫无关系,在这个故事里面说阿基里斯追不上乌龟是说,不论阿基里斯比乌龟跑得有多快,他都追不上。 但是当我们引入无限分割的问题时,马上出现了变化。 如果我们故意这样思考:阿基里斯在追赶乌龟的过程中,或者追上乌龟之前,必须先走完乌龟当前已经超过他的距离。(这不是假设,而是确实应该的事情。但是这种思维方式却是假定的,你可以用这样的思维方式,也可以不用。一旦用了这样的思维方式,就会使思维过程没有完结,从而使得阿基里斯追不上乌龟。)按照这种思维方式,当阿基里斯走完乌龟超过他的距离后,乌龟在这段时间里也前进了一段距离,虽然愈来愈小。每次这样的思维,结果都是一样的,在这个过程中,逻辑并没有犯错。我们可以把这样的思考无限循环下去,而且乌龟继续前进的距离永远不会是零,虽然趋向无穷小,那么可以用形式逻辑的方法,推出这样的结论:阿基里斯永远追不上乌龟。 以上的问题怎么解决呢? 或许可以用微积分的方法。阿基里斯追不上乌龟的故事中,实际涉及到:对有限空间在有限时间内以无限速度作无限分割。这个分割实际就是无穷小,我们完全可以规定这个无穷小等于0,因此只要出现无穷小的现象或情况,我们就可以认为0要出现,事物的变化就有确定性。 或许我们和古人的区别在于,我们认为无穷小是0,而古人认为无穷小是永远不能等于0。古人他们太认真了,他们会想,无穷小仅仅是无穷小,怎么会是0呢,相反它永远也不会是0。实际上无穷小是一个完整的概念,一旦把它有限化,那么它就不是零了。要找到0与非0之间的界限,实际上还是用有限的方式,去思维无限的对象,或者把有限的事物予以无限化。

飞矢不动

“飞矢不动”:飞着的箭在任何瞬间都是既非静止又非运动的。如果瞬间是不可分的,箭就不可能运动,因为如果它动了,瞬间就立即是可以分的了。但是时间是由瞬间组成的,如果箭在任何瞬间都是不动的,则箭总是保持静止。所以飞出的箭不能处于运动状态。 芝诺问他的学生:“一支射出的箭是动的还是不动的?” “那还用说,当然是动的。” “确实是这样,在每个人的眼里它都是动的。可是,这支箭在每一个瞬间里都有它的位置吗?” “有的,老师。” “在这一瞬间里,它占据的空间和它的体积一样吗?” “有确定的位置,又占据着和自身体积一样大小的空间。” “那么,在这一瞬间里,这支箭是动的,还是不动的?” “不动的,老师” “这一瞬间是不动的,那么其他瞬间呢?” “也是不动的,老师” “所以,射出去的箭是不动的?”

游行队伍悖论

游行队伍悖论是古希腊数学家芝诺(Zeno of Elea)提出的一系列关于运动的不可分性的哲学悖论中的一个,属于芝诺悖论。这些悖论由于被记录在亚里士多德的《物理学》一书中而为后人所知。芝诺提出这些悖论是为了支持他老师巴门尼德关于“存在”不动、是一的学说。这些悖论中最著名的两个是:“阿喀琉斯跑不过乌龟”和“飞矢不动”。这些方法现在可以用微积分(无限)的概念解释。 首先假设在操场上,在一瞬间(一个最小时间单位)里,相对于观众席A,列队B、C将分别各向右和左移动一个距离单位。 □□□□□□□□ 观众席A ■■■■■■■■队列B……向右移动 ●●●●●●●● 队列C……向左移动 初始状态: □□□□□□□□ ■■■■■■■■ ●●●●●●●● B、C两个列队开始移动,如下图所示相对于观众席A,B和C分别向右和左各移动了一个距离单位。 □□□□□□□□ ■■■■■■■■ ●●●●●●●● 而此时,对B而言C移动了两个距离单位。也就是,队列既可以在一瞬间(一个最小时间单位)里移动一个距离单位,也可以在半个最小时间单位里移动一个距离单位,这就产生了半个时间单位等于一个时间单位的矛盾。因此队列是移动不了的。

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