芝诺悖论是古希腊哲学家芝诺提出的一组悖论。芝诺是一个很有学问,同时也很好玩的人(淘气)。他如果在中国出生,估计很难大学毕业,只能跟池子一样,高中教室门外面站三年课,然后去讲脱口秀糊口。
阿基里斯,大家都知道。古希腊神话中的战神。无论是力量,速度,耐力,格斗技巧,都是巅峰级别的。一夜睡三女,第二天依然可以血染特洛伊的男人。芝诺就提出:在跑步比赛中,如果跑得最慢的乌龟一开始领先跑得最快的阿基里斯,那么乌龟永远也不会被阿基里斯追上。因为要想追到乌龟,阿基里斯必须先到达乌龟现在的位置;而等阿基里斯到了这个位置之后乌龟已经又前进了一段距离。如此下去,阿基里斯永远追不上乌龟。即芝诺悖论。
之所以称之为悖论,就是因为,我们都知道结果,无论乌龟领先跑了多远,阿基里斯只要有命在,并且在奔跑(速度大于乌龟),就一定会追上乌龟,并超过乌龟。
然而这里,芝诺讲阿基里斯追不上乌龟,讲的很有逻辑很有道理。这就形成了芝诺悖论。
现如今,我们回头去看芝诺悖论,我们知道,芝诺悖论是存在漏洞的,它的成立缺少条件。加上条件就是:阿基里斯在追上乌龟之前,乌龟永远也不会被阿基里斯追上。(好吧,我承认这是句废话)。可是事实就是如此。
结合我们的知识,可以很容易得到,这是一个阿基里斯和乌龟的相遇问题,因为阿基里斯速度比乌龟快,所以在阿基里斯追上乌龟那一时刻以后,阿基里斯都会在乌龟前面。所以乌龟要想不会被阿基里斯追上只能加上一个假设,就是在阿基里斯追上乌龟之前。
但是芝诺悖论的无限分割的思想,很开脑洞, 体现了极限的思想。因为乌龟允许领先一段距离,在阿基里斯追逐乌龟的过程中。任一时刻,阿基里斯的位置,都可以看成是阿基里斯追逐乌龟的起点,也是乌龟曾经到达的阶段性终点。按照此情况可以进行无限分割。
这样,阿基里斯奔跑,追赶乌龟的距离,可以被无线分割为n份,每一小段距离,我们认为是Δs,那么阿基里斯奔跑的距离s,可以表示为:
在阿基里斯将要追上乌龟的时刻,无限趋近于零,但是这是的阿基里斯,终究没有追上乌龟。
其实,在中国的古代,庄周早有记载。他曾言:一尺之棰,日取其半,万世不竭。
在实际生活中,不用经历万世,有个十天半个月的,你再去分割棰,就已经小的不能再小了,那假如这一万世都无限二分下去,早已经到了人肉眼不可能及的地步了,但是这是,棰确实可以再继续二分,而且可以无限分割下去。
理解了这种无线分割的极限思想,就会明白无限趋近,并不是完全等于。只是在我们生活中,为了活下去,我们不去计较的那么清楚。
所谓的大小,都是相对的概念。大象相对蚂蚁来说,很大很大;但是相对整个银行系来说呢,大象又很小很小。一样的道理。我们的银河系,会不会是别人眼里的大象和蚂蚁呢?也许我们的银河系,在外星人看来,只是他们世界里面的一个质子而已。可是我们知道,质子与质子之间的距离,那是多么遥远啊。
所谓的高阶无穷小的概念,说的就是这个参照物的事儿。如果你一时理解不了,那么你索性给他放大一万亿倍,或者更大的倍数,知道你能够感知为止。无论如何放大,a在b面前,永远小的不值一提。因为他们是相除的关系。