本欄目前一期故事中,鵬飛和浩天再次回到古希臘,遇到了芝諾在街頭演說,說什么“運(yùn)動(dòng)是不可能的”。芝諾還留下了三個(gè)悖論讓人們思考。
眾人一下子不知該如何解決這三個(gè)悖論,于是在街頭七嘴八舌地議論起來:
“這個(gè)巴門尼德的高足,搞什么怪?很顯然的事實(shí)經(jīng)他一說全亂套了——運(yùn)動(dòng)是不可能的?”
“既然運(yùn)動(dòng)是不可能的,他怎么走掉了呀?哈哈!”
“一定是邏輯上出了什么問題!”
“是的,運(yùn)動(dòng)當(dāng)然是可能的了!所以我們也可以走了,走吧!回去好好想想!”
人群散去,只留下我們的這兩個(gè)外來客。
浩天:“問題出在哪里呢?”
鵬飛:“其實(shí),芝諾自己也無法解決這些悖論。第一個(gè)叫‘二分法悖論,一條有限的線段,每次對(duì)半分,可以無限分下去;第二個(gè)叫‘阿喀琉斯追不上龜悖論,說的也是線段無限可分;第三個(gè)悖論‘飛矢不動(dòng),認(rèn)為空間和時(shí)間是由一些離散的點(diǎn)所組成,在每一空間點(diǎn)和相對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)上,箭都有一個(gè)確定的位置,沒有移動(dòng),所以在所有時(shí)空點(diǎn)上箭都沒動(dòng)?!?/p>
浩天:“那芝諾的意思就是說,空間和時(shí)間都是無限可分的,都可分成無限小的點(diǎn),這些無限小的點(diǎn)沒有大小,只占據(jù)一個(gè)位置?!?/p>
鵬飛:“假設(shè)時(shí)空都可以看作是由這些不可再分割的無限小的點(diǎn)組成,芝諾還有一個(gè)否定這個(gè)觀點(diǎn)的悖論沒講。他的第四個(gè)悖論是‘運(yùn)動(dòng)場(chǎng)悖論?!?/p>
鵬飛邊說邊在地上給浩天畫圖。
“假設(shè)在操場(chǎng)上,由所謂的無限小的緊挨著的點(diǎn)組成了隊(duì)列B、C和觀眾席A,它們正好對(duì)齊?,F(xiàn)在B、C兩個(gè)隊(duì)列開始移動(dòng),在一個(gè)最小時(shí)間單位里,B和C相對(duì)于觀眾席A分別向右和向左各移動(dòng)了一個(gè)最小距離單位。那么問題來了。相對(duì)于B而言,在一個(gè)最小時(shí)間單位里C移動(dòng)了兩個(gè)距離單位。隊(duì)列C既可以在一個(gè)最小時(shí)間單位里相對(duì)A移動(dòng)一個(gè)距離單位,也可以在一個(gè)最小時(shí)間單位里相對(duì)B移動(dòng)兩個(gè)距離單位。也可以說,隊(duì)列C在半個(gè)最小時(shí)間單位里移動(dòng)一個(gè)距離單位。這說明最小時(shí)間單位的假設(shè)是不成立的,因?yàn)樗€可以再分。如果說不能再分,結(jié)論就是半個(gè)時(shí)間單位等于一個(gè)時(shí)間單位。這一矛盾說明時(shí)空不是由不可分割的無限小的點(diǎn)組成的,同時(shí)也說明隊(duì)列是移動(dòng)不了的,運(yùn)動(dòng)是不存在的。”
鵬飛環(huán)視了一下這古希臘的街頭:“知道嗎,還有一位學(xué)者叫德謨克利特。他提出,任何事物,包括時(shí)空,都是由不可再分的原子構(gòu)成,這就是‘原子論。”
浩天:“‘原子論?古希臘人化學(xué)水平這么高啊?”
鵬飛呵呵一笑:“德謨克利特的‘原子論所說的原子不是我們所說的原子,而是‘原始粒子的意思?!?/p>
德謨克利特認(rèn)為原子是最小的、不可分割的物質(zhì)粒子。原子之間存在著虛空,無數(shù)原子自古以來就存在于虛空之中,它們既不能創(chuàng)生,也不能毀滅,任何變化都是由它們的結(jié)合和分離引起,它們?cè)跓o限的虛空中運(yùn)動(dòng),構(gòu)成萬物。
德謨克利特也是個(gè)數(shù)學(xué)家,他把原子學(xué)說運(yùn)用到了數(shù)學(xué)上,提出數(shù)學(xué)原子論:每一個(gè)數(shù)就是一個(gè)不可分割的原子,空間里的每一個(gè)點(diǎn)也是一個(gè)原子,時(shí)間上的每一時(shí)刻也是一個(gè)原子。因此,由無數(shù)個(gè)點(diǎn)排列成的一條線是有寬度的,不然無數(shù)條線怎么能排成一個(gè)面?面也是有厚度的,否則多個(gè)面無法堆積成有體積的物體。
鵬飛:“后來,在1803年,英國科學(xué)家道爾頓提出物質(zhì)是由原子構(gòu)成的。這里的原子是有前提的——化學(xué)反應(yīng)中不變的最小粒子。其實(shí)在核反應(yīng)中,原子是變化的,但這是大約1900年后出現(xiàn)的概念,與德謨克利特的‘原子論不是一回事?!?/p>
浩天:“因此,他們認(rèn)為物質(zhì)可以無限分下去,但最終有一個(gè)極小的、原始的東西不可再分。”
鵬飛:“但芝諾有一句格言:將一物加在另一物之上而不使其增大,再將它從另一物中減去又不使其減小,那么該物就是無。他反對(duì)無窮小這一觀念?!?/p>
浩天:“看來,芝諾這四個(gè)悖論是無法用數(shù)學(xué)原子論來解釋的。可是我們來的目的——用剪刀剪斷紙上畫的線,到底是斷口上那個(gè)點(diǎn)粘在了剪刀刃上,還是剪刀從兩個(gè)點(diǎn)之間剪過去了,還是一個(gè)點(diǎn)被剪成兩半了?這還是沒有答案??!”