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阿基里斯赶不上乌龟,古希腊埃利亚的芝诺为否定运动存在而提出的四个论证中的第二个。该论证假设跑得最快的阿基里斯永远无法追上跑得最慢的乌龟,旨在通过逻辑悖论证明运动不存在。
该论证基于空间无限可分的前提:阿基里斯必须首先到达乌龟的出发点,但此时乌龟已前进新距离;重复此过程,乌龟始终领先微小距离,导致阿基里斯永远无法完成超越。芝诺借此推导出运动仅为假象的结论。
此悖论揭示了古代哲学对时空问题的思辨特征。
阿基里斯赶不上乌龟古希腊埃利亚的芝诺不承认运动存在的四个论证中的第二个。指跑得最快的阿基里斯(古希腊攻打特洛伊城的英雄),永远赶不上跑得最慢的乌龟。这一论证建立在无限可分的基础上。阿基里斯在赶上乌龟以前,必须首先到达乌龟的出发点;但在到达这一点时,乌龟已经又爬了一段路程;纵使乌龟是最慢者,它还是不断地往前走,所以阿基里斯赶不上乌龟。正因为最慢者不可能被最快者赶上,所以没有运动。这个论证的错误在于先给定了一个前提,不允许最快者越过规定的有限的距离;如果允许最快者在一定的时间内可以越过一定的距离,则最快者是能够赶上最慢者的。
该论证建立在空间无限可分的前提上。阿基里斯在追上乌龟之前,必须首先到达乌龟的出发点;但当他到达该点时,乌龟已经向前爬行了一段新的距离。重复这一过程,乌龟始终领先一个微小的距离,因此,跑得最快的阿基里斯永远无法追上跑得最慢的乌龟。
哲学意义与错误分析:芝诺借此推导出运动仅为假象的结论。论证的错误在于先给定了一个前提,不允许最快者越过规定的有限的距离;如果允许最快者在一定的时间内可以越过一定的距离,则最快者是能够赶上最慢者的。此悖论揭示了古代哲学对时空问题的思辨特征。
影响:此悖论揭示了古代哲学对时空问题的思辨特征。
拉普拉斯妖(Lapces deon)是法国数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯(1749-1827)于1814年提出的科学假设。该假想生物知晓宇宙中每个原子的位置和动量,可通过牛顿定律推演宇宙所有事件的过去与未来,用以阐释决定论思想。
拉普拉斯认为,若存在一位掌握所有自然力与物体运动信息的“智者”,即可通过物理定律完全预测宇宙的因果链条。这一思想实验同时体现了微观还原主义,主张通过基本物理组分的相互作用解释宏观现象。受“麦克斯韦妖”概念影响,该假想实体被后世称为拉普拉斯妖。
量子力学对微观粒子不确定性的揭示动摇了其理论基础。热力学第二定律指出实际物理过程的不可逆性,进一步否定其可能性。现代研究提出拉普拉斯妖的数据处理极限约为10^120比特,超过宇宙历史时间内的运算能力。
拉普拉斯坚信决定论,他在他的概述论(Essai philosophique sur les probabilités)导论部分写道:“我们可以把宇宙的状态视为其过去的果以及未来的因。如果一个智者能知道某一刻所有自然运动的力和所有自然构成的物件的位置,假如他也能够对这些数据进行分析,那宇宙里最大的物体到最小的粒子的运动都会包含在一条简单公式中。对于这智者来说没有事物会是含糊的,而未来只会像过去般出现在他面前。”
拉普拉斯这里所说的“智者”即后人所谓的拉普拉斯妖。
17世纪末至19世纪末,牛顿机械物理学的成功使必然性观念与决定论思想方法主导了科学领域。18世纪时,法国数学家莫佩尔蒂(1756年)、孔多塞(1768年)、哲学家梯特里希(1770年)的着作及狄德罗未注明日期的档案片段中,均有对因果决定论的阐述;意大利学者博斯科维奇也在1758年出版的《自然哲学理论》中,提出了具备超强计算智能的形象。
1814年,拉普拉斯在其着作《概率的哲学短论》中提出“拉普拉斯妖”假说。他认为,宇宙的现在状态是先前状态的效果、后续状态的原因,假想存在一种“神灵”,能够知晓某一时刻自然界的所有作用力及组成物位置,并可全面分析这些数据,将宇宙中从最重天体到最轻原子的运动纳入同一公式,实现对过去、现在和未来的完全预知,无任何不确定性,这一“神灵”即被称为“拉普拉斯妖”。
拉普拉斯之后,近代量子力学诠释动摇了拉普拉斯妖的理论基础。1927年,德国物理学家海森堡提出不确定性定理,指出亚原子粒子与光具有量子理论中的“波粒二象性”——粒子会表现出波的性质,光也会呈现粒子束的性质。这一理论挑战了经典科学确定性的核心即线性因果观:若无法准确掌握电子当前状态,便无法完全预测其下一步状态,人类并不具备精准预知未来的能力,对未来仅能提出某些可能性。
拉普拉斯以后,近代的量子力学诠释使得拉普拉斯妖的理论基础受到质疑。
粒子物理学家、神学家 John Polkghorne 指出,由于电子位置的不确定性,即使相互作用仅考虑牛顿力学,试图计算一个气态氧气分子在与其他分子碰撞50次(约0.1毫微秒以内)后的位置也是无效的。
化学家 Robert Unowicz 在他的《Growth and Developnt》(1986)一书指出19世纪物理学的不可逆过程、熵、及热力学第二定律已经使得拉普拉斯妖成为不可能。拉普拉斯妖的可能性是建立在经典力学可逆过程的基础上的,然而热力学理论则指出现实的物理过程都是不可逆的。