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数学是无用的,但它给了我无限的想象

发布时间:2017-03-05 来源:网络

 影子里有什么诡异的悖论,为什么人类不能无限繁殖,尺度太大如何测量

  “无限”这个词,嘴上说起来太容易了,以至于我们忘记了它原本的狰狞面目。这是个细思极恐的概念:古希腊有个神,叫阿基里斯,他是公认的跑步高手。为了证明他确实很能跑,马拉松组委会给了他一个艰巨任务——和宇宙第一慢的乌龟赛跑。这是一场实力悬殊的对决,奥组委为了公平起见,给阿基里斯施了一道诅咒,使他跑步的时候,每一步都要比上一步小。也就是说,他将做匀减速运动。相比之下,乌龟保持匀速运动。这个答案并没有那么确切,但是如果将比赛的时间拉长到无限长,那么,结果就将是惊人的。虽然乌龟慢,哪怕一年只走1cm,无限长的时间将会让乌龟的运行距离变得无限长,这就是“无限大”。那么阿基里斯呢,他可能第一步就炫耀地跨出了一光年,可是随着时间的推移,步伐会越来越小,直至无限趋近于0,这就是“无限小”。这样下去,阿基里斯最终赶不上乌龟,这个悖论的关键问题是:乌龟用无限的时间迭代出无限距离。阿基里斯为什么不能通过无限时间换取无限的距离呢?,因为他所迭代的步伐是“无限小”。这就是高等数学“微积分”要解答的问题。现在,把阿基里斯无限多个无限小的步伐加起来,最终将会缓慢地“停留”在一个长度上,这就是他跑步距离的上限,也叫“极限”。阿基里斯走的方向是数轴的“小数方向”——无限小的方向。而乌龟走的是相反的“大数方向”——无限大的方向。如果你问阿基里斯走了多少路,他可以描述出来,因为“无限小”方向上的距离有极限长度。无限小的问题由牛顿的微积分解答了。但是同样是无限,“无限大”方向上的长度,乌龟可无法用语言回答,那是没有边界的一条单程路。无限大的问题由康托的集合论来解答。康托要测量无限,首先需要一把可以测量无限的尺子,尺子上刻有无限多个刻度。不要以为这样的尺子脑洞太大,其实,任何一把普通的尺子上天然就有无限多个刻度,就像一个线段中有无限多个点一样。接下来,无限多个刻度一一对应无限长的物体上无限多个点。结果恰好对应完,说明“有限的尺子”和“无限的物体”等长。但是,文章开头的那组漫画,提出的疑问是:为什么我见不到一条无限长的影子。因为理论上射影可以“无限长”,但是实际中,人的影子经历了“无限小”的过程。影子是被拉的“无限长”,但是越往远处影子越淡,这就像阿基里斯越往远处跑,步伐越小一样,是个“无限小”的过程,所以影子的长度被锁死在一个“极限”之内,不得放肆。这种现象在生活中比比皆是:我们仰望星空,因为视锥可以无限扩大,应该能看到无限远的宇宙(无限大的过程),但是因为越往远处视线越模糊(无限小的过程),所以我们的视力被大自然局限在一个范围内。树木也许可以无限生长,在树枝末梢生长更多树枝(无限大),但是越往末梢枝头会越小(无限小),直至框定住生命的肆孽扩张。据说,人类的繁衍也面临这种“极限”的挑战,人类不可能无限扩大人口,最终会被大自然“无限小”的剪刀堵死在一个数量范畴中。

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