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物理界的四大神兽都是什么神兽?这不科学兔子永远追不上乌龟

人气:156 ℃/2024-06-17 12:53:18

悖论 Paradox

思维的魔方。悖,就是违背常识,是思维的矛盾。从看起来合理的前提,经过看起来有效的逻辑推导,得出两个自相矛盾的命题。

芝诺的乌龟:物理学四大神兽之一

昨晚给家里的“小神兽”讲睡前故事,

问他:“为什么乌龟能赢兔子啊?”

满心期待他会回答要坚持不懈

小朋友眼睛一亮:“因为乌龟有火箭背包!”

高科技啊!

No.1 乌龟为什么能赢?

伊索像:《伊索寓言》作者

我不死心,接着问小朋友,

“你觉得还有什么其他原因?”

小神兽:“有啊!兔子被抓走了!”

“还。。。有。。。么?”

“乌龟抄了近路!”

看来不会出现我期待的答案了~

来吧,索性比比脑洞

我:“兔子跑反了方向”

小朋友:“乌龟会滑冰,赛场结冰了”

我:“兔子生病被隔离了,没法参赛”

小朋友:“兔子让乌龟赢,它想和乌龟做朋友”

我:“桥断了,兔子不会游泳,过不了河”

小朋友:“比赛在水里进行的~”

我:“下坡,乌龟滚下去更快”

小朋友:“兔子更喜欢第二名的奖品”

我:“裁判不公平,故意判兔子犯规”

小朋友:“兔子卡在洞面出不来了”

我:“刮龙卷风,乌龟直接被吹到终点”

小神兽:“乌龟是双胞胎,有一个一开始就躲在终点线”

。。。

大家可以问问朋友或者家里的小神兽

相信还有更有趣的答案

欢迎留言告诉我

No.2 专家怎么看?

“看我跑得多快啊!” 伊索寓言《龟兔赛跑》中的野兔向其他动物炫耀着。

兔子心里很清楚自己比乌龟跑得快得多,为什么兔子要选乌龟当对手

乌龟明知自己跑不过兔子,为什么还要跟兔子比赛

表面的优势未必一定能转化为成功,这方面引申的思考可以很多。

现实中乌龟能赢兔子吗?

我们来采访下专家,美国保护遗传学家爱德华兹·泰勒:

先要看比赛的类型,比短跑,乌龟肯定不是兔子的对手,野兔能达到50-60公里/小时。而爬得最快的乌龟速度也不到1公里/小时。

那比耐力呢?爱德华兹说,沙漠陆龟能够在恶劣的条件下坚持长途跋涉,长耳大野兔也能适应沙漠这样的环境,它的大耳朵能帮它降温。但高速奔跑是不能持久的,如果兔子每天高速跑3个小时,那它最多能活一年。

如果乌龟和兔子跑马拉松呢?

那乌龟会是最后的赢家。马拉松的比赛全程超过42公里,有些庞大的陆龟能进行10-40公里的季节迁徙,而兔子活动范围很小,最多离家1-3公里,不会冒着风险离窝太远。让兔子去参加超过40公里的长跑,真的太难为它们了。兔子一年能跑65000公里,但都在窝边几公里的范围里绕圈子。

生命长河大赛

爱德华兹的第三种比赛有些另类:

野兔寿命也就1-2年,理想条件下,兔子寿命大约5-12年。

比活的久,那乌龟会笑到最后。乌龟寿命长是大家公认的,但也没有千年万年。常见的草龟,巴西龟能活到30年左右,而大型陆龟能活到80-120岁。

最长寿的一只在印度,活了256年。这只雄性阿尔达布拉象龟,名字叫Adwaita,梵文意思为独一无二。出生于1750年,跟清朝和珅同年。比和珅厉害的是,它一直活到2006年

从进化历史来看:大野兔距今最多四千万年历史,乌龟本身的历史有六千到八千万年。而海龟有两亿年的历史。

No.3 物理四大神兽:芝诺的乌龟

【芝诺的小乌龟】

身高体重:不详

年龄:2484岁

国籍:古希腊

门派:埃利亚学派

绝技:时空双修,缩地成寸

一个小乌龟,怎么成了神兽?

阿基里斯 Achilles

希腊第一勇士,女海神之子,拥有无人能及的速度和力量。

芝诺乌龟的封神之战

话说,公元前464年,物理世界第一届运动会开幕,芝诺的小乌龟要挑战无敌大英雄阿基里斯。以速度著称的阿基里斯比乌龟快10倍以上。比赛前,小乌龟提出身材差距明显,要先跑100米。阿基里斯毫不犹豫地答应了。

比赛开始,阿基里斯10秒钟就跑完乌龟领先的100米,在这个时间里乌龟向前又爬了10米;阿基里斯继续追,而当他追完乌龟爬的10米时,乌龟又已经向前爬了1米;阿基里斯只能再追向前面的1米,可乌龟又已经向前爬了1/10米。。。

就这样,芝诺的小乌龟总能与阿基里斯保持一个小小的距离,不管这个距离有多小,但只要乌龟不停地努力向前爬,阿基里斯就永远也追不上乌龟

这就是著名的阿基里斯悖论,故事还没完

气愤的阿基里斯暴跳如雷,命令芝诺的小乌龟停下来。乌龟说让我停下来可以,得答应我一个条件:你每次只能向前走剩下距离的1/2。阿基里斯答应了。可他很快发现乌龟虽然停下啦,可他还是追不上乌龟。

这就是二分法悖论

《庄子·天下篇》“一尺之棰,日取其半,万世不竭”

芝诺是古希腊哲学家,生活的年代大致在孔子和庄子之间。最大的成就就是提出了四个悖论。除了上面的两个,还是两个是飞矢不动悖论游行队伍悖论,以后再给大家介绍。

芝诺画像没找到理想的,用龟仙人凑个数

芝诺的阿基里斯悖论明显不符合我们的常识,驳倒它并不很难,但从数学和物理上去解释清楚就不容易了。

No.4 驯服芝诺的小乌龟

悖论的价值在于促进人们思考。能带来观念的突破和新的理论建立。

把阿基里斯与乌龟的距离除这两者的速度差,就能算出阿基里斯追上乌龟需要的时间。这点数学知识芝诺同时代人也懂,芝诺本身也是个数学家,这样并没有破解悖论,只是验证了悖论里符合常识的部分。

从根本上这是极限的问题:

1、时间和空间是否无限可分?

2、实无限和虚无限的争议,无限过程能否达到?

后人一直在尝试驯服芝诺的小乌龟。

亚里士多德阿基米德,从毕达哥拉斯欧拉,数学大神们始终无人能破解极限问题。所以芝诺的小乌龟才能以神兽姿态傲立物理和数学神殿中2000多年。

直到物理大神牛顿和数学大神莱布尼茨联手创立微积分,阿基里斯才终于看到了一线追上神龟的希望。结果又被贝克莱大主教质疑微积分里最核心的导数概念,直接动摇了微积分的根基,引发了第二次数学危机,核心的争议在于无穷小是不是零

又过了近百年,柯西等数学家经过半个多世纪的努力才初步定义清楚无穷小,稳定了微积分的基础。微积分能解决无穷级数求和的问题,算是部分解决了阿基里斯悖论。但是由于无限的概念上一直存在实无限和潜无限的争议,这个争议到现在也没有定论,自然这个小乌龟也无法彻底驯服。

阿基里斯悖论是建立在时间和空间无限可分的基础上的,从物理学角度上,科学家也一直在可分和不可分之间来回摩擦。

而目前普遍认可的的研究:普朗克时间(10E-43秒)和普朗克长度(10E-35米)分别是时间和空间最小单位。再小呢?没有意义了,不是一定不存在,而是探知更小世界所需的能量能直接形成黑洞,所以这就是认知的极限了。我们也就可以据此证明阿基米德可以追上乌龟。

耶!可以开香槟庆祝了~

但我个人认为,这仍只是现阶段科学认识上的界限,未来某天再次突破了,小乌龟又会把阿基里斯甩在身后。

悖论并不是谬论

悖论对人类认知和科学发展意义重大!

它挑战了我们的常识和逻辑

让我们认识到自己对世界认知的不足

这种认知不足隐藏着巨大风险

比如这次疫情中或多或少的想当然

或许,龟仙人的设计原型就是芝诺?

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