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他讲了个乌龟赛跑的故事,引发数学界恐慌,2000年后才被牛顿解决

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他讲了个乌龟赛跑的故事,引发数学界恐慌,2000年后才被牛顿解决
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人类是在不断的质疑中获得进步的,而每一次问题的发现,都会给人们的生活带来巨大的改变。而这样的情况,在各行各业中都有所体现,比如数学领域便是如此。数学是一片充满了理性的世界,也是一片u t – z ] + ( a充满了抽象性的世界,因此令普通人感到非常晦涩难懂。

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但是不可否认的是,数学上的进步,能够给人们带来巨大的帮助。而这,便是人们研究数学的意义。在数学领域中,一共出现过三次数学危机,而今天本文讨论的重点便是第二次数学危机。

倘若o v p C c O说起第二次数学危机,就不得不提到一个人,此人名为芝诺,生于意大利半岛南部的埃利亚城邦,他是埃利亚学派的著名哲学家巴门尼德(Parmenides)的学生和朋友。

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芝诺曾经提出了一系列关于运动的不可分性的哲学悖论,他F Y l m ! S说:“运动是不可能的。由于运动的物体在到达目的地前必须到达其半路上的点,若假设空间无限可分则有限距离包括无穷多点,于是运动的物体会在有限时间内经过无限多点。”

为了验证自己的说法,芝诺还举了| { * Q – U B w三个例子:

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第一、“阿基里斯追不上乌龟”。

他提出让乌龟和阿基里斯赛跑,乌龟在阿基里斯前面1000米处开始跑,并且假定阿基里斯的速度是乌龟的10倍。当比k . E l r 2 R K赛开始后,若阿基里斯跑了1000米,设所用的时间为t,此时乌龟便领先他100米;当阿基里斯跑完下一个100米时,他所用的时间为t/10,乌龟仍然前于他10米;当阿基里斯跑完下一个10米时,他所用的时间为t/100,乌龟仍然前于他1米……

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芝诺认为,阿基里斯能够继续逼近乌龟,但绝不可能追 M 7 b +上它,因为阿基里斯总是首先必须到达乌龟的出发点,因而乌龟必定总是跑在前头。这个论点同h L z n ; p .两分法悖论一样,所不同的是,不必把所需通过的路程一再平分。

第二,“飞矢d ; x不动”。

意思是箭在运动过程中3 g n + Z y 的任一瞬时间必在一确定位置上,因而是静止的,所以箭就不能处于运动状态。但由于箭要达到每一时刻的固定位置必须存在动能,所以箭必须h 7 v z r +是运动状态。

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这个悖论的问题在于,“飞行”的运动,是依赖于两个时间点的。即从这一刻到V / # 1 ~ &那一刻的时间内,这支箭是否移动。另外,中国古代的名家惠施也提出过,“飞鸟之景,未尝动也”的类似说法。

第三,“操场或游行队伍”。

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A、B两件物体以等速向相反方向运动。从静止的c来看,比如说A、B都在1小时内移动了2公里,可是从A看来,则} C = ,B在1小时内就移动了4公里。运动是矛盾的,所以运动是不可能的_ 9 ` P j

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前两个悖论诘难了关于时间和空间无限可分,因而运动是连续的观0 C B : [ ; 5 j @点,后两s / } r ) 2 .个悖论诘难了时间和空间不能无限可分,因而运动是间断的观点。说明了希腊人已经看到| q . z“无穷小”与“很小很小”的矛盾,但他们无法解决这些矛盾。其后果是,希腊几何证明中从此就排除了无* Y ? Y | m 6穷小。

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既然问题产生了,就需要解决,因此在后面很长的一段时间内,人们都陷入了不断的思考之中,并最终在17世纪晚期,形成了无穷小演算——微积^ y Z f o o w i分这门学科。牛顿和莱布尼E = : 0 _ O $兹被公认为微积分的奠基者,他们的功绩主要在于:把Q [ u Z各种有关问题的解法统一成微分法和积分法;有明确的计算步骤;微分法和积分法互为逆运算。由于运算的完整性和应用的i 1 G r Y ; Q = !广泛性,微积分成为当时解决问题的重要工具。

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参考资料:《芝诺悖论》、《趣味数学》

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