欢迎您:登录 | 注册
科普之友首页
※您现在的位置: 科普之友 >> 数学 >> 趣味数学 >> 正文  

给雪花上色:我们比阿基里斯更厉害

来源:不详       更新时间:2012-9-9 21:00:17
 

  一提到在有限的时间通过无限细分的长度,就让许多人联想到芝诺那个著名的悖论。既然大家提到了这个,我们就来讲讲故事吧,权当饭后小娱乐啦。
  
  故事是这样的:有一个倒霉蛋阿基里斯准备和乌龟赛跑。乌龟先天条件不好,于是阿基里斯大度地把起跑线往后挪了几米。芝诺同学马上跳出来说,哎呀,那你不是追不上乌龟啦!为什么呢?你看,要追上乌龟,你必须跑过你们之间的距离。当跑到1/10处的时候,它已经向前挪动了一点。要追上它,你仍然必须经过这个新距离的1/10处。可你跑到那时,乌龟又向前挪动了一点。虽然它挪动得比你慢,可这样进行下去,你也总是只追到1/10,何时才能超过乌龟呢?
  
  这明显和我们经验中的事实不符:世界上有无数的人可以用行动证明他们能够追上乌龟,甚至连兔子也行。可从逻辑上看起来,芝诺并没有说错什么啊。怎么回事?怎么回事?
  
  几千年过去了,哲学家数学家什么什么家们,吵啊吵啊,没个完。大家都发现了芝诺的一个问题:他只字未提时间。粗略地看,如果阿基里斯以匀速奔跑,那么经过越短的距离需要的时间越少。因为他比乌龟快,每次跑到1/10的时候,乌龟向前挪的距离要小于1/10。于是他们之间的新距离比上一次要小。那么阿基里斯跑下一个1/10需要的时间就比这次要短。很快地,阿基里斯每次要跑的距离就会变得非常小,需要的时间也就相应地非常短。到最后,每次到达1/10处经过的距离趋于0,时间也趋于0。那么他花费有限的时间追上乌龟是可能的。可是当距离和时间都趋于0的时候,阿基里斯几乎静止在原地,时间也几乎停止了。这样子我们还是没法观察他追上乌龟的过程。
  
  换一种办法吧。如果记下每次他到达1/10处的时刻:t1,t2,t3,……芝诺的推论就等价于说,不管处在哪个时刻上,他和乌龟之间都存在着距离。也就是说你找不到一个可以和“距离为零”相对应的时刻。所以他追不上乌龟。可你发现了吗,这些时间点组成的集合,并不等于阿基里斯在追的过程中经过的所有时刻。比如我们追踪他每次经过1/20处的时刻,会得到另一个无穷集合t1’,t2’,t3’……。显然第二组的每一个时间值都要小于第一组,是完全不同的另一个集合,但它也包含在“阿基里斯经过的所有时刻”这个大集合中。同样地,你也可以追踪阿基里斯每次到达1/30处的时刻,1/40、1/50处的时刻……等等等等。它们全都包含在这个大集合中。哈,芝诺忽略了其它的时间点。
  
  设想阿基里斯在跑,我们在旁观。0.1秒的时候他追上了1/10,0.11秒的时候追上了下一个1/10,0.111秒的时候追上了下下个1/10……芝诺因此说,你0.1111…地数下去,有无穷个“1”,所以他追不上乌龟,你同意吗?时间可不会在流淌到0.1111…秒的时候就静止在那里。阿基里斯不光经历了0.1111…,还经历了0.2222…、0.3333…,直到0.9999…。然后,bingo!他来到了1秒这个时刻,并在此和乌龟的距离缩小为零。芝诺只是挑出了这长为1秒的时间内包含的某些时刻,让它们逐渐趋近于0.1111…,然后企图把阿基里斯困在这一时刻之前。可是阿基里斯当然不会被困住,因为时间的流淌将永不停息。没有人知道为什么,但我们的确在有限的时间内经历着无穷个时刻。所以我们每个人都能追上乌龟。
  


  对于涂雪花的办法,我有个提议:
  


  这片雪花可以被放进一个圆圈里,六个顶点与圆接触。在圆心,同时也是雪花的中心,一个沾满了颜料的橡皮圈开始扩张,它“蹭到”的地方就被涂上了颜色。那么,只要从圆心扩张到和外圈大圆重合,整个雪花就被完全覆盖了。所以雪花的确能在有限的时间内涂满,这个很容易看出来。那么处理无穷边缘的问题,该怎么看呢?
  
  从橡皮圈开始和雪花的边缘接触的时候,边缘就开始以飞快的速度着色。有多快?我们随意挑一个时间间隔,看看夹在两个橡皮圈之间的雪花边缘有多长?是无穷!把时间间隔缩短一点,所夹的圆环更细了,可是被圈住的

[1] [2] 下一页

  • 上一个数学:

  • 下一个数学:

  • 数学定理也欢乐

    一道八百年松鼠难题

    汽车如何向左转弯

    一道三角题的多种解法与“弦图”

    当三角形被一条直线所截

    四维盒子的展开图

    探究π和e的实际意义

    珠算,可以休矣

    三角形重心性质与杠杆原理

    数学欣赏之飞檐走壁

    形形色色的斐波那契螺旋美欣赏

    数数格点算出面积
    趣味数学
    自然地理
    普通自然地理[地震]玉树地震后,有没有哀悼活动?
    普通自然地理[自然生物]近百头海豚在美东北部海滩搁浅
    普通自然地理[今日地理]印度发现蛙类新品种:奇特夜蛙
    普通自然地理[今日地理]日本大地震水下录音公布:巨大
    宇宙奥秘
    [航空航天]NASA15日宣布发现最年轻黑洞
    [航空航天]天宫一号部分搭载物揭秘(组图)
    [天文与地理]沙漠是怎样形成的?
    [宇宙探索]印度进行一箭五星发射 卫星准确
    未解之谜
    [UFO飞碟]西汉已有飞碟记载 宋代外星人现
    [麦田怪圈]UFO最新的发现和DNA麦田怪圈(1
    [UFO飞碟]解读2011年8月30日广州岑村巨型
    [UFO飞碟]贵州UFO终有定论 空中怪车并非
    生命科学
    [生物*医学]亚洲成癌症病患最多地区 肥胖恐
    [生物*医学]瑞典开发出不注射胰岛素治疗糖
    [生物*医学]美科学家利用人类细胞培植出人
    [生物*医学]“捕蝇纸”型循环肿瘤细胞检测
    动物世界
    [动物趣味知识]用英语介绍动物,要英文,和意思
    [动物趣味知识]老鼠能养殖吗? 老鼠有什么用途
    [动物趣味知识]猫猫太多了 
    [动物世界]NASA发布澳大利亚罕见沙尘暴卫
    科普文章
    [趣味数学]惊人的计算
    [生命科学]利用人胚胎干细胞治疗颈脊髓损
    [化学学科信息]空气样本提供大气恶化确凿证据
    [物理教学]2013中考生期末考试得分十大秘
    [力学]为什么月亮沿着椭圆轨道绕着地
    [化学课外知识]可分解的塑料
    设为首页 | 加入收藏 | 联系我们 | 友情链接 | 使用本站前必读
    Copyright © 2007 - 2011 科普之友( www.kepu365.com ) Corporation, All Rights Reserved