乌龟居然胆敢跟跑得像箭一样快的希腊勇士阿基里斯挑战赛跑,阿基里斯毫不怀疑自己能获胜,笑着让乌龟先跑100米。他能追上乌龟吗?“那当然!”,你这么想。“不可能!”但是乌龟这么认为。乌龟虽然跑得比阿基里斯慢100倍,但是这并不重要,因为在阿基里斯追赶那100米的时间里,乌龟能往前爬1米。也就是说,当阿基里斯跑到乌龟的起跑点时,乌龟已经在他前面1米,在他追赶这落后的1米的时间里,乌龟也能往前爬一点点,即1厘米,两者的距离虽然从100米缩小为1厘米,但是领先就是领先。而且这个领先不会消失,这一点乌龟非常肯定,每次只要阿基里斯追赶到乌龟所在的位置,乌龟都又已经领先一点点,不管那领先有多微小。阿基里斯一定得先到达领先的乌龟所在的位置,这需要时间,但是在这段时间里,乌龟总是又往前了。两者的差距跟赶上差距所需的时间虽然越来越小,但是永远不可能为零。
所以阿基里斯必须跑过无限多个无限小的落差,这需要无限多的时间,阿基里斯永远办不到,所以乌龟会赢得赛跑。
这个著名的赛跑悖论出自古希腊哲学家埃莱阿的芝诺(zenonvonelea,公元前490年—公元前430年),芝诺是公元前5世纪的人,提出了好几个悖论。事实上“悖论(paradoxie)”一词也是来自古希腊,意思是“违反(para)一般信念(doxa)”的东西,哲学上所说的悖论则比较狭义,指的是特定的论证:看起来前提与推论都正确,但是却会得出明显错误的结论。芝诺大多数的悖论都建立在“空间与时间可以无限分割”的前提下,如果一个对象可以分割成无限多个部分,那么人们就称其为“连续体”(kontinuum)。所以,芝诺认为时间跟空间一样都是连续体,由可以无限分割下去的部分组成。我们先说到这里。
现在让我们观察赛跑悖论,芝诺宣称,阿基里斯永远追不上乌龟,他的论证方式是:在阿基里斯追到乌龟起跑点所需的时间里,乌龟已经又往前一点了。起初的差距虽然越变越小,但是永远不会为零,因为空间跟时间都可以无限分割,阿基里斯必须在有限的时间里,穿过无限多个空间分割,然而无限多个任务,不可能在有限的时间内完成,所以乌龟将赢得赛跑。这是芝诺的论证,他的错误在哪里?
b没有尽头就无可存在/b
亚里士多德认为,芝诺在论证的最后耍了花招,就是他宣称,阿基里斯只有有限的时间可用,但是在有限的时间里,不可能跑过无限多个空间分割。某种角度来说,亚里士多德认为,阿基里斯也有无限多的时间,意即,阿基里斯有无限多个无限小的时间分割可用,以便跑过无限多个无限小的空间分割。时间作为连续体,也可无限分割,就像空间一样。芝诺用无限可分割的性质偷渡了无限延伸的概念:阿基里斯虽然没有无限长的时间,但是有无限多的时间分割可用。所以,亚里士多德说,阿基里斯可以赶上乌龟,因为他能用无限多无限小的时间分割,跑过无限多无限小的空间分割,因为时间就跟空间一样也是连续体。
从数学的观点,这个任务也只能算是给小孩玩的游戏,我们可以简单算出阿基里斯什么时候能赶上乌龟,只要十秒多一些就够了。不过值得注意的是,就算是数学家也不能说出精确的时间点,因为这段时间在小数点以下有无限多位,我们也说不准阿基里斯赶上乌龟前那最后一点的位置,因为在这一点与阿基里斯追上乌龟的那一点之间,还有无限多个点。我们同样说不出在1之后的下一个实数是多少,也就是介于1与2之间的最小实数是多少,不是1.01,也不是1.00001,而是1.000000000000000000000000……然后不知何时,会出现一个1,作为最后一位,你其实找不到这最后一位,因为那是小数点以下无限多位。
无限延展的概念超过了我们理解能力的界线,可以无限分割其实也是,当我们看向无垠的宇宙,并且问自己,这宇宙是不是在哪儿有个尽头,还是永远如此向外延伸。令人意外的是,不管宇宙在空间上是有限还是无限,这两种情况对我们来说都很难想象。因为有限的整体必定是位在某处,必定是一个更大整体的一部分。难道不是吗?此外,每道边界必定是隔开了别的东西,而不是把一个“什么都没有”隔开,绝对的、完全没有“以外”的边界,难道不是个荒谬的存在吗?然而,如果宇宙不是有限的,那另一个选择却是:宇宙是无限的全体,这难道不也是同样荒谬且难以想象吗?我们还能说“没有尽头的宇宙”是空间的延展吗?无限大的东西如何存在?完全没有边界的某物,就其根本来说还能是个某物吗?