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芝诺悖论

芝诺(埃利亚)(Zeno of Elea)生活在古代希腊的埃利亚城邦。

他是埃利亚学派的著名哲学家巴门尼德(Parmenides)的学生和朋友。

关于他的生平,缺少可靠的文字记载。

柏拉图在他的对话《巴门尼德》篇中,记叙了芝诺和巴门尼德于公元前5世纪中叶去雅典的一次访问。

其中说:“巴门尼德年事已高,约65岁;头发很白,但仪表堂堂。

那时芝诺约40岁,身材魁梧而美观,人家说他已变成巴门尼德所钟爱的了。

”按照以后的希腊著作家们的意见,这次访问乃是柏拉图的虚构。

然而柏拉图在书中记述的芝诺的观点,却被普遍认为是相当准确的。

据信芝诺为巴门尼德的“存在论”辩护。

但是不象他的老师那样企图从正面去证明存在是“一”不是“多”,是“静”不是“动”,他常常用归谬法从反面去证明:“如果事物是多数的,将要比是‘一’的假设得出更可笑的结果。

”他用同样的方法,巧妙地构想出一些关于运动的论点。

他的这些议论,就是所谓“芝诺悖论”。

芝诺有一本著作《论自然》。

在柏拉图的《巴门尼德》篇中,当芝诺谈到自己的著作时说:“由于青年时的好胜著成此篇,著成后,人即将它窃去,以致我不能决断,是否应当让它问世。

”公元5世纪的评论家普罗克洛斯(Proclus)在给这段话写的评注中说,芝诺从“多”和运动的假设出发,一共推出40个各不相同的悖论。

芝诺的著作久已失传,亚里士多德的《物理学》和辛普里西奥斯(Simplici-us)为《物理学》作的注释是了解芝诺悖论的主要依据,此外只有少量零星残篇可提供佐证。

现在流传下来而广为人所知的所谓“芝诺悖论”共有九个:四个是关于运动的,三个是指向“多”的,一个是反对空间观念的,另一个则试图表明感觉是不可靠的,其中关于运动的4个悖论尤为著名。

直到19世纪中叶,亚里士多德关于芝诺悖论的引述及批评几乎是权威的,人们普遍认为芝诺悖论不过是一些诡辩。

英国数学家B.罗素感慨的说:“在这个变化无常的世界上,没有什么比死后的声誉更变化无常了。

死后得不到应有的评价的最典型例子莫过于埃利亚的芝诺了。

他虽然发明了四个无限微妙无限深邃的悖论,后世的大批哲学家们却宣称他只不过是个聪明的骗子,而他的悖论只不过是一些诡辩。

遭到两千多年的连续驳斥之后这些诡辩才得以正名。

”19世纪下半叶以来,学者们开始重新研究芝诺。

他们推测芝诺的理论在古代就没能得到完整的、正确的报道,而是被诡辩家们用来倡导怀疑主义和否定知识,亚里士多德正是按照被诡辩家们歪曲过的形象来引述芝诺悖论的。

目前,学者们对芝诺提出这些悖论的目的还不清楚,但大家一致认为,芝诺关于运动的悖论不是简单的否认运动,这些悖论后面有着更深的内涵。

亚里士多德的著作保存了芝诺悖论的大意,从这个意义上来说,他功不可没,但他对芝诺悖论的分析和批评是否成功,还不可以下定论。

芝诺悖论(Zeno's paradoxes)是芝诺提出的一系列关于运动的不可能性的哲学悖论。

这些悖论由于被记录在亚里士多德的《物理学》一书中而为后人所知。

芝诺为了支持他老师巴门尼德关于“存在不动”、是一的学说(万物为一且永不变化的学说),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。

不过,若细细推敲,其结论未必荒谬,其论证未必令人信服,故中性的称这些论证为芝诺论辨(Argument)最为合适。

这些悖论中最著名的两个是:“阿基里斯跑不过乌龟”和“飞矢不动”。

这些方法现在可以用微积分(无限)的概念解释,但还是无法用微积分解决,因为微积分原理存在的前提是存在广延(如,有广延的线段经过无限分割,还是由有广延的线段组成,而不是由无广延的点组成。

),而芝诺悖论中既承认广延,又强调无广延的点。

这些悖论之所以难以解决,是因为它集中强调后来笛卡尔和伽桑迪为代表的的机械论的分歧点。

这些悖论其实都可以简化为:1/0=无穷。

一、历史追溯芝诺的运动论辨全部得自亚里士多德在《物理学》中的转述,有四个:1、二分法。

运动是不可能的。

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。

最早应是《庄子天下篇》中,庄子提出的:“一尺之捶,日取其半,万世不竭。

”2、阿基里斯(Achilles)。

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,而当它到达被追者的出发点,又有新的出发点在等着它,有无限个这样的出发点。

阿基里斯是古希腊神话中善跑的英雄。

在他和乌龟的竞赛中,乌龟在前面跑,他在后面追,但他不可能追上乌龟。

因为在竞赛中,追者首先必须到达被追者的出发点,当阿基里斯追到乌龟的的起点时,乌龟已经又向前爬了一定的距离,于是,一个新的起点产生了;阿基里斯必须继续追,而当他追到乌龟这个新的起点时,乌龟又已经向前爬了一段距离,阿基里斯只能再追向那个更新的起点。

就这样,乌龟会制造出无穷个起点,它总能在起点与自己之间制造出一个距离,不管这个距离有多小,但只要乌龟不停的奋力向前爬,阿基里斯就永远也追不上乌龟!3、飞矢不动。

一支飞行的箭是静止的。

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。

由于每一时刻这支箭都有其确定的位置因而是静止的,因此箭就不能处于运动状态。

4、运动场。

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。

【《物理学》239b5-240a18】首先假设在操场上,在一瞬间(一个最小时间单位)里,相对于观众席A,列队B、C 将分别各向右和左移动一个距离单位。

□□□□ 观众席A■■■■ 队列B……->向右移动▲▲▲▲ 队列C……<-向左移动B、C两个列队开始移动,如下图所示相对于观众席A,B和C分别向右和左各移动了一个距离单位。

□□□□■■■■▲▲▲▲而此时,对B而言C移动了两个距离单位。

也就是,队列既可以在一瞬间(一个最小时间单位)里移动一个距离单位,也可以在半个最小时间单位里移动一个距离单位,这就产生了半个时间单位等于一个时间单位的矛盾。

因此队列是移动不了的。

四个论辨可分成两组,前两个假定时空是连续的,后两个假定时空是分立的,每组的第一个论证绝对运动不可能,第二个论证相对运动不可能。

以上转述从哲学史角度看都过于粗疏,不过对于讨论其哲学含义则差不多够了。

19、20世纪之交的绝对唯心主义者布拉德雷(Bradley, F. H.)全盘接受芝诺的论证和结论,他视运动、时间空间为幻象,芝诺论辩正好符合他的主张,当然全盘接受,在《现象与实在》中他写道:“时间与空间一样,已被最明显不过的证明为不是实在,而是一个矛盾的假象。

”【F. H. Bradley, Appearance and Reality, Oxford: Clarendon Press, 1930, p.36.】除布拉德雷之外,哲学史上大部分哲学家认为芝诺的结论是荒谬的,其论证有问题。

不过,在不断检查其论证毛病的过程中,人们反倒发现了芝诺论辨的深刻之处。

常常是人们自以为解决了芝诺悖论,不多久就又发现其实并没有解决。

已知最早的批评来自亚里士多德。

关于二分法,他说,虽然不可能在有限的时间越过无限的点,但若把时间在结构上看成与空间完全一样,也可以无限分割,那么在无限的时间点中越过无限的空间点是可能的;关于阿基里斯,他说,如慢者永远领先当然无法追上,但若允许越过一个距离,那就可以追上了;关于飞矢不动,他说,这个论证的前提是时间的不连续性,若不承认这个前提,其结论也就不再成立了;关于运动场,他说,相对于运动物体与相对于静止物体的速度当然是不一样的,越过同样距离所花的时间当然也不一样。

诚如亚里士多德所说,阿基里斯追龟说其实可以归结为二分说.按照二分说,阿基里斯在到达乌龟的起跑点之前,必须先走过这段距离的1/2,为此,又必须先走过1/4,1/8,等等,即必须在有限的时间内通过无限多个点,因此按芝诺的理由,阿基里斯根本就动弹不了。

亚里士多德克服这个困难的办法是说,“时间本身分起来也是无限的”,而在解决飞箭静止说时又说,“时间不是由不可分的‘现在’组成的,正如别的任何量也都不是由不可分的部分组合成的那样。

”亚里士多德曾明确地论证过“在时间里确有一种不可分的东西,我们把它称之为‘现在’。

”于是问题的症结在于亚里士多德所说的不可分的“现在”究竟是什么?如果用区间表示时间,所谓“现在”是长度很短的线段呢,还是长度为零的严格的数学上的点?如果是前者,那么时间就是由“现在”组成的,飞箭就是不动的了。

亚里士多德的意思显然是指后者。

但按照亚里士多德对二分说的分析,线段(距离)被分割为和无限数的“现在”相对应的无限数的点。

又按照二分法的含义,这里的无限是可数的,那么,由可数的无限个长度为零的点组成的线段,其长度必为零,这又矛盾了。

因此,芝诺悖论揭示的是事物内部的稠密性和连续性之间的区别,是无限可分和有限长度之间的矛盾,亚里士多德没有能觉察到这一点,当然实际上没有能驳倒芝诺。

P.汤纳利(Tannery)在 1885年指出,芝诺悖论所反对的是那种认为空间是点的总和、时间是瞬刻的总和的概念。

换句话说,芝诺并不否认运动,但是他想证明在空间作为点的总和的概念下运动是不可能的。

亚氏批评的意义主要在于使芝诺论辨显得更为明了,前面对诸论辨的转述就显然参照了亚里士多德的这些批评。

【《物理学》239b5-240a18】黑格尔对芝诺悖论的解决是:“运动的意思是说:在这个地点又不在这个地点;这就是空间和时间的连续性,——并且这才是使得运动可能的条件。

”【《哲学史讲演录》中译本第1卷第289页。

】这个解决方法要点在于强调时间空间的连续性,而且对连续性赋与新的、特有的解释,不过,它似乎并没有直接针对芝诺论辨本身来提出批评,而且关于连续性的独特解释与数学和逻辑所要求的精确性不相容。

受黑格尔的影响,我国哲学界一般认为芝诺不懂得连续性和间断性的辩证关系,把这两者机械的对立起来,所以造成运动悖论,这大意是说,芝诺的论证没使用辩证逻辑,因而是无效的。

这种批评同样是笼而统之,不关痛痒。

二、分析与分析的困境19世纪以来,从数学的、逻辑的角度提出的解决方案较多,这里统称为分析的方法。

1、无穷级数的求和。

在芝诺的运动悖论和多悖论中都涉及到无限分割后的求和问题,微积分的发展使得对此进行定量分析成为可能。

对于多悖论而言,可以肯定的说,无穷分割后的各部分趋于零但不等于零,其总和不等于零,但也不会是一个无限量。

对于阿基里斯而言,他虽然要无数次的到达某个起始点,但它所走的空间距离并不是一个无限量,追龟情形下的空间距离是:d+d(v2/v1)+d(v/v1)^2+……+d(v2/v1)^(n-1)+……=n→∞limdv1/(v1-v2)*(1-(v2/v1)^n)=dv1/(v1-v2)(其中d是初始距离,v1、v2分别是快者和慢者的速度)是一个有限数,对于有限的距离,当然可以在有限的时间内穿过并达到终点。

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