兔子能追上乌龟吗?
有这样一则寓言故事:兔子与乌龟赛跑。我们知道,兔子是长跑的佼佼者,它跑动的速度常令许多动物望尘莫及,因此它十分得意,自认为谁也比不过它。一天,兔子看到一只在小河边散步的乌龟,小兔子想戏弄乌龟,就提出要与乌龟赛跑。本以为乌龟会退却的,出乎兔子的意料,乌龟竟然很爽快地答应了比赛。
比赛结果读者们都已经知道了,兔子由于骄傲自满,根本没把乌龟放在眼里,因此它在行程中偷懒睡了一觉,最终输了第一回合。
在古希腊也同样流传着一则兔子与乌龟赛跑的故事,故事是这样的: 长跑健将兔子很瞧不起步履跚跚的乌龟,常嘲笑乌龟爬得慢,说乌龟爬行一天,它只用两钞钟即可追上。乌龟不服,说只要让它先爬行一段距离, 那么兔子永远也不会追上它。
于是,它们请来了裁判。起先兔子在 A0 处,乌龟在 A1 处,A1 在 A0 前方 L1 处;随着裁判的发令枪一响,兔子和乌龟同时开始跑动,经过时间 t1 后,小兔子冲到 A1 处,可这时乌龟已跑到 A2 处,A2 在 A1 前方 L2 的地方(L2
<L1),因此要赶上乌龟,兔子必须继续跑。再过 t2 时间后,兔子又赶到A2 处,但在这段 t2 时间里,乌龟又向前爬行了 L3 距离(L3<L2),到达A3。就这样一段一段持续下去,在 tn 时间段里,兔子向前到达 An 处,而乌龟又爬到 An+1 处,An+1 在 An 前方 Ln 地方,虽然每次兔子越来越接近乌龟,即 L1
>L2>⋯⋯>Ln>⋯⋯ ,但它总也追不上乌龟,你说奇怪不奇怪!
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当然结果绝不会是这样的,兔子会很快追上乌龟的,可问题出在什么地方呢?上面的每一步分析都似乎是合乎逻辑的,那兔子为什么没追上与龟呢?
要回答这个问题,首先得弄清时间和空间的物理意义。在牛顿时空观中,时间是均匀、连续流逝的,既有连贯性,同时又是可分割的,即具有间断性,从这一刻到那一刻,时间既是不停地均匀流动的,同时又可按小时、分钟、秒来记录、分割。同样,空间也是均匀的、连续的、可分的。空间既是紧密连续、无限延伸的空间,同时又可以用一些标记来划分。在上面兔子与乌龟的赛跑分析中,我们只注意到时间、空间可分割的特点, 而忽略了时间和空间均匀连续的特点,当然就只能错误地认为兔子永远也追不上乌龟了。