第三节课:芝诺的乌龟
13,你这么自信吗?如果今天的裁判是古希腊著名数学家、哲学家芝诺,你的“稳赢”就有点危险喽……
两只喵请注意,现在我运用AR技术,将你们带入芝诺准备好的赛场。
13,你现在扮演的是古希腊赛跑名将阿基里斯,请注意你的言行举止,赛跑前还吃猫条,会造成奔跑时的极度不适;笑笑,为你准备的套装是2.0版神龟服,奔跑体验用四个字可以概括——风驰电掣!(1.0版神龟服使用者为《龟兔赛跑》中的乌龟,它的成绩有目共睹!)
根据选手赛前的体能测试,阿基里斯的奔跑速度是每秒10米,乌龟的爬行速度是每秒1米,阿基里斯的速度是乌龟的10倍。因为乌龟爬得比较慢,经裁判员芝诺和阿基里斯协商,乌龟可以在跑道上先爬行100米。
“开始!”芝诺挥动发令旗,乌龟迈开脚丫向前爬了出去。
阿基里斯诚实守信,待乌龟爬到100米处,再发足狂奔。“嗖”的一下,他已如离弦之箭跑完了100米。可就在这时,奇怪的事情发生了——
乌龟已经不在原地,它悠悠然又爬出去10米!
阿基里斯咬咬牙,又继续往前冲刺10米!
一抬头,乌龟已经不在原地,它施施然又爬出去1米!
阿基里斯跺跺脚,又接着往前冲刺1米!
一抬头,乌龟已经不再原地,它慢吞吞又爬出去0.1米!
0.1米、0.01米、0.001米……
阿基里斯已经只管往前“跑”,不想再抬头——因为,他和乌龟的距离虽然不斷地在缩小,但似乎永远不会消失。只要乌龟短短的脚丫无休止地向前划拉,阿基里斯就永远拿不了第一……
好啦!13不要气恼,笑笑也别骄傲!其实,在这个名为“芝诺的乌龟”游戏中,游戏设计者芝诺像切蛋糕那样,把完整的比赛时间无限量地切分成了无数份短暂的时间,从而把一次比赛悄悄地变成了无数次比赛。所以,比赛结果才会——猜到了开头,却猜不中结局……
听起来有点晕?简单点说吧:狡猾的芝诺让乌龟先起跑,然后用乌龟的持续爬行给阿基里斯制造了无数个新的起点,而这一个个新的起点就是阿基里斯永远赢不了乌龟的原因!因为——阿基里斯虽然能从第一个起点出发跑赢乌龟,但乌龟又会用新的起点和阿基里斯拉开一段距离。不管这个距离有多小,乌龟都是妥妥的第一!
芝诺用这个游戏忽悠了人们很多年。直到量子力学的出现,才完美地揭穿了芝诺的悖论。在量子力学中,宇宙中存在着最小的时间单位和长度单位——普朗克时间和普朗克长度。无论芝诺如何切分时间和距离,一旦小到普朗克时间和普朗克长度,就无法再继续切分。而这个时候,阿基里斯就能追上并反超乌龟!
从“芝诺的乌龟”游戏中回过神来的13和笑笑,脑海里同时缓缓打出问号:如果现在离下课还有10分钟,要熬过这10分钟,我们先要熬过5分钟;要熬过这5分钟,我们就要熬过2.5分钟;要熬过这2.5分钟,我们必须要熬过1.25分钟;要熬过这1.25分钟,我们还要熬过……
唉,“芝诺的乌龟”实在太烧脑了!