在公元前5世紀左右,古希臘的埃利亞學派有個數學家名叫芝諾,特别喜歡以悖論的方式闡述數學思想。據說當時一共提出了40多條悖論,可惜流傳下來的也隻有8個。
其中“追不上的烏龜”就是其中最著名的悖論之一。
其實人家原文說的可不是“你永遠也追不上一隻烏龜”,而是就連阿基裡斯也追不上它。那阿基裡斯是古希臘神話故事中特别擅長跑步的英雄,可比你跑得快多了[呲牙]。
假設阿基裡斯要和烏龜賽跑,為了讓比賽盡可能精彩,就先讓烏龜跑出100米,然後阿基裡斯在後面追。設定阿基裡斯的速度是烏龜的10倍,看似很容易做到的事兒,在芝諾情境裡,卻是永遠也追不上了。
他的邏輯是這樣的:阿基裡斯要追烏龜,總得把這落下的100米追上吧?但是你看,當他追上這100米來到烏龜的起點時,那隻烏龜可是又往前爬了10米呢!現在烏龜在阿基裡斯前面10米了,距離雖然更近了,但是阿基裡斯想追上烏龜,總得達到它現在的位置吧?所以阿基裡斯又繼續往前跑了10米到了烏龜之前的位置,但是此時此刻烏龜卻又在同一段時間裡往前繼續爬了1米......接下來的事情不用我說了吧,阿基裡斯跑1米,烏龜就跑0.1米;阿基裡斯跑0.1米,烏龜就跑0.01米;阿基裡斯跑0.01米,烏龜就跑0.001米......注意到什麼問題沒有?無論阿基裡斯怎麼跑,這隻烏龜都在他的前面,哪怕0.00000000001米,也是追不上的![捂臉]
前面的邏輯都沒有問題吧?所以你就得到了阿基裡斯永遠也追不上這隻烏龜的結論了。但是,這是和我們的常識相悖的,阿基裡斯的速度是烏龜的10倍,怎麼可能追不上呢?
那麼問題出在哪兒了呢?你能猜到嗎?
阿基裡斯每次都要跑到烏龜最新的位置不假,但是每一次追逐的時間可是大有文章呢。比如阿基裡斯最開始追那100米用了8秒,接下來的10米用0.8秒,然後為了追1米就隻用0.08秒,接下來依次就是0.008秒,0.0008秒,0.00008秒......後面的時間間隔越來越小,最後将無限接近于零。
所以芝諾設計的情境其實是發生在有限時間内的。
我們不妨把所有的時間間隔加在一起:8 0.8 0.08 0.008 0.0008 0.00008 ...
如果你沒學過等比數列的話,就直接把結果告訴你吧,都加在一起是秒。但是時間是無限的,即使是秒内無限接近,但是後面再多一丁點時間就會追到啊[呲牙]
所以你看,我們成功解決了古希臘著名的芝諾悖論!
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