公元前5世纪,芝诺为了捍卫他老师巴门尼德的学说,用他关于无限、连续及部分和等知识,提出了著名的运动悖论和多悖论,以表明运动和多是不可能的。他的结论在常人看来当然很荒谬,但他居然给出了乍看起来颇令人信服的论证,故人们常常称这些论证构成了悖论或佯谬。他的悖论在亚里士多德的《物理学》里被概括为以下四个:二分法、阿喀琉斯、飞矢不动、运动场。
(一)二分法
悖论:物体在到达目的地之前必须先到达全程的一半,这个要求可以无限的进行下去,所以,如果它起动了,它永远到不了终点,或者,它根本起动不了。
例如:一位旅行者步行前往一个特定的地点。他必须先走完一半的距离,然后走剩下距离的一半,然后再走剩下距离的一半,永远有剩下部分的一半要走。因而这位旅行者永远走不到目的地!
(二)阿基里斯
悖论:若慢跑者在快跑者前一段,则快跑者永远赶不上慢跑者,因为追赶者必须首先跑到被追者的出发点,而当他到达被追者的出发点,慢跑者又向前了一段,又有新的出发点在等着它,有无限个这样的出发点。
故事:在阿基里斯和乌龟之间展开一场比赛。乌龟在阿基里斯前头1000米开始爬,但阿基里斯跑得比乌龟快10倍,比赛开始,当阿基里斯跑了1000米时,乌龟仍然在他前头100米。而当阿基里斯又跑了100米到达乌龟前此到达的地方时,乌龟又向前爬了10米。芝诺争辩说,阿基里斯将会不断地逼近乌龟,但他永远无法赶上它。
(三)飞矢不动
悖论:任何东西占据一个与自身相等的处所时是静止的,飞着的箭在任何一个瞬间总是占据与自身相等的处所,所以也是静止的。
解释:箭在运动过程中的任一瞬间时必在一个确定位置上,即是静止的,而时间是由无限多个瞬时组成的,因此箭就动不起来了。
(四)运动场
悖论:两列物体B、C相对于一列静止物体A相向运动,B越过A的数目是越过C的一半,所以一半时间等于一倍时间。
芝诺悖论后来因遭亚里士多德的批驳而逐渐湮没无闻,直到19世纪下半叶才再度引起学者们的注意和研究,并给予重新评价。在公元前4世纪,芝诺悖论虽然受到亚里士多德的貌似有理的批驳,但其实并没有驳倒,并没有缓和数学思想所受到的震荡。
芝诺悖论深刻地揭示了有限与无限、连续与离散之间的矛盾,并首次试图以辩证观点分析这些矛盾,从而在数学史上享有不朽的价值。芝诺的悖论还促进了希腊人对数学严密思维的追求,为了做到这一点,他们宁愿放弃一时难以严密的代数,而把全部精力投注于建立几何学严密体系的努力中,其结果是欧几里得《几何原本》的刻意追求严格性。又如,平行公理形似定理又不是定理,在解决此悖论的过程中导致非欧几何的产生。正方形对角线与边长之比应该是一个数,但又不是一个(人们当时所理解的)数,从而引出了无理数。
关键字标签: 芝诺 悖论

