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        自然的微積分——時(shí)空悖論

        2018-05-28 11:28:14劉瑋
        中學(xué)科技 2018年4期
        關(guān)鍵詞:古希臘

        劉瑋

        過(guò)直線外一點(diǎn)作與已知直線不相交的直線,可能只有一條,可能有無(wú)數(shù)條,也可能一條都沒(méi)有。每一種可能性都自成系統(tǒng),都能自圓其說(shuō),它們分屬于歐氏幾何和兩種非歐幾何。

        浩天看著鵬飛:“兩條直線除了相交和不相交之外還有一種情況——既相交又不相交?!?/p>

        鵬飛驚奇地看著浩天,一時(shí)沒(méi)有明白他的意思。

        浩天拿起筆在紙上畫了個(gè)叉:“你說(shuō)這兩條直線相交一定有一個(gè)公共點(diǎn)嗎?”

        鵬飛:“當(dāng)然了,交叉點(diǎn)既在這一直線上也在另一直線上,這一點(diǎn)就是它們的公共點(diǎn)?。 ?/p>

        浩天:“直線是由無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)排列而成的,這些點(diǎn)之間不會(huì)有空隙嗎?怎么能保證另一直線不從這一直線的空隙穿過(guò)?這樣的兩條直線看起來(lái)相交,但也許并不相交?!?/p>

        鵬飛:“歐幾里得說(shuō),‘點(diǎn)是沒(méi)有部分的東西,意思是點(diǎn)是不可分割的,不能再小的。它不占據(jù)空間體積,只占據(jù)一個(gè)空間位置。點(diǎn)組成直線,它們必定是密集的,一條直線穿過(guò)另一條直線,必然要碰到一個(gè)點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)就是交叉點(diǎn)?!?/p>

        浩天:“為什么碰到的恰好是一個(gè)點(diǎn),而不是兩個(gè)緊挨著的點(diǎn)?就像打臺(tái)球時(shí)可以打兩個(gè)緊挨的球中間,同時(shí)擊中兩球。”

        “臺(tái)球是有大小的,點(diǎn)是沒(méi)有大小的!”鵬飛有些不耐煩了。

        “那我再問(wèn)一個(gè)問(wèn)題?!焙铺觳灰啦火垼瑒?dòng)手在紙上畫一條線,然后拿起一把剪刀將紙剪開,紙上的線被分成了兩段?!凹舻妒前堰@條線剪斷了吧。請(qǐng)問(wèn),剪刀是恰好剪到了一個(gè)點(diǎn),還是從線上兩點(diǎn)間的空隙穿過(guò)了?”

        “當(dāng)然是剪到一個(gè)點(diǎn)上了!”

        “那么請(qǐng)問(wèn),這個(gè)被剪到的點(diǎn)是被分到了左邊還是右邊,還是粘在了剪刀口上?”說(shuō)著,浩天還故意向剪刀口上看了看。

        鵬飛哈哈大笑:“好一個(gè)浩天,你就是蘇格拉底的翻版啊,不知不覺我就進(jìn)了你的圈套!”

        浩天很認(rèn)真地說(shuō):“不要笑,你給我解釋?。 ?/p>

        “好吧,我們?cè)偃ヒ惶斯畔ED。”

        浩天和鵬飛一起通過(guò)電腦虛擬幻境又來(lái)到古希臘,這次他們來(lái)到意大利半島南部的埃利亞。

        街頭有一位英俊的中年男子,身邊圍著許多人,他就是大名鼎鼎的芝諾。浩天和鵬飛悄悄站到了人群中。

        芝諾大聲宣布:“關(guān)于運(yùn)動(dòng),我認(rèn)為是不可能的!”

        人群里馬上有人反駁:“芝諾先生,請(qǐng)問(wèn)你是怎么從家里來(lái)到街上的?”

        芝諾并不理會(huì),繼續(xù)說(shuō)道:“我請(qǐng)大家思考幾個(gè)問(wèn)題。第一,如果你要從A向B走一段距離,那么你勢(shì)必要先經(jīng)過(guò)AB的中點(diǎn)C,而你要從A走到C,也必須先到達(dá)AC的中點(diǎn)D……如此一直這么推理下去,由于無(wú)論多么小的距離總是存在中點(diǎn),無(wú)窮無(wú)盡,所以你將無(wú)法起步,無(wú)法運(yùn)動(dòng)起來(lái)?!比巳红o了下來(lái),都在思考著這個(gè)詭異的問(wèn)題:要通過(guò)一段距離,必須要經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)個(gè)中點(diǎn),真的還就動(dòng)不了了呢?

        芝諾

        有個(gè)年輕人擠到芝諾跟前:“你看好!”說(shuō)完他從街道的這邊走到另一邊,又走回來(lái)。

        芝諾微笑著說(shuō):“我用思辨提出問(wèn)題,你也該用思辨來(lái)回答?!?/p>

        年輕人一時(shí)無(wú)語(yǔ)。

        芝諾:“第二,阿喀琉斯追不上烏龜?!?/p>

        “阿喀琉斯是古希臘神話中善跑的英雄!怎么會(huì)追不上烏龜?”人群中有人喊道。

        芝諾:“假設(shè)阿喀琉斯的奔跑速度是烏龜?shù)?0倍,烏龜領(lǐng)先他100?。ü畔ED的長(zhǎng)度單位,1浮=1.892米)起跑,他在后面追,但他不可能追上烏龜。因?yàn)榘⒖α鹚贡仨毾茸返角懊?00浮遠(yuǎn)的烏龜出發(fā)點(diǎn)。當(dāng)阿喀琉斯追了這100浮時(shí),烏龜已經(jīng)又向前爬了10浮,于是一個(gè)新的起點(diǎn)產(chǎn)生了;阿喀琉斯必須繼續(xù)追,而當(dāng)他追了這10浮時(shí),烏龜又已經(jīng)向前爬了1浮,阿喀琉斯只能再追這1浮。就這樣,烏龜會(huì)制造出無(wú)數(shù)個(gè)起點(diǎn),它總能在最后那個(gè)起點(diǎn)與自己當(dāng)前位置之間爬出一段距離。不管這個(gè)距離有多小,只要烏龜不停地向前爬,阿喀琉斯就永遠(yuǎn)也追不上烏龜!”

        眾人面面相覷,不知如何回答。

        芝諾微笑著對(duì)剛才那位年輕人說(shuō):“你也可以追一下試試,當(dāng)然一定能追上。但你如何回答我的問(wèn)題?”

        年輕人撓撓頭:“我確實(shí)無(wú)法回答?!?/p>

        芝諾:“第三,飛矢不動(dòng)!設(shè)想一支飛行的箭。在每一時(shí)刻,它位于空間中的一個(gè)特定位置。由于每個(gè)時(shí)刻都沒(méi)有持續(xù)時(shí)間,箭在每個(gè)時(shí)刻都是靜止的。鑒于整個(gè)運(yùn)動(dòng)期間只包含時(shí)刻,而每個(gè)時(shí)刻箭都是靜止的,所以飛行的箭總是靜止的,不可能運(yùn)動(dòng)。”

        眾人啞然。

        芝諾呵呵一笑,揚(yáng)長(zhǎng)而去:“運(yùn)動(dòng)是不可能的!”

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