烏龜居然膽敢跟跑得像箭一樣快的希臘勇士阿基里斯挑戰賽跑,阿基里斯毫不懷疑自己能獲勝,笑著讓烏龜先跑100米。他能追上烏龜嗎?「那當然!」,你這麼想。「不可能!」但是烏龜這麼認為。烏龜雖然跑得比阿基里斯慢100倍,但是這並不重要,因為在阿基里斯追趕那100米的時間裡,烏龜能往前爬1米。也就是說,當阿基里斯跑到烏龜的起跑點時,烏龜已經在他前面1米,在他追趕這落後的1米的時間裡,烏龜也能往前爬一點點,即1釐米,兩者的距離雖然從100米縮小為1釐米,但是領先就是領先。而且這個領先不會消失,這一點烏龜非常肯定,每次只要阿基里斯追趕到烏龜所在的位置,烏龜都又已經領先一點點,不管那領先有多微小。阿基里斯一定得先到達領先的烏龜所在的位置,這需要時間,但是在這段時間裡,烏龜總是又往前了。兩者的差距跟趕上差距所需的時間雖然越來越小,但是永遠不可能為零。
所以阿基里斯必須跑過無限多個無限小的落差,這需要無限多的時間,阿基里斯永遠辦不到,所以烏龜會贏得賽跑。
這個著名的賽跑悖論出自古希臘哲學家埃萊阿的芝諾(zenonvonelea,西元前490年—西元前430年),芝諾是西元前5世紀的人,提出了好幾個悖論。事實上「悖論(paradoxie)」一詞也是來自古希臘,意思是「違反(para)一般信念(doxa)」的東西,哲學上所說的悖論則比較狹義,指的是特定的論證:看起來前提與推論都正確,但是卻會得出明顯錯誤的結論。芝諾大多數的悖論都建立在「空間與時間可以無限分割」的前提下,如果一個物件可以分割成無限多個部分,那麼人們就稱其為「連續體」(kontinuum)。所以,芝諾認為時間跟空間一樣都是連續體,由可以無限分割下去的部分組成。我們先說到這裡。
現在讓我們觀察賽跑悖論,芝諾宣稱,阿基里斯永遠追不上烏龜,他的論證方式是:在阿基里斯追到烏龜起跑點所需的時間裡,烏龜已經又往前一點了。起初的差距雖然越變越小,但是永遠不會為零,因為空間跟時間都可以無限分割,阿基里斯必須在有限的時間裡,穿過無限多個空間分割,然而無限多個任務,不可能在有限的時間內完成,所以烏龜將贏得賽跑。這是芝諾的論證,他的錯誤在哪裡?
b沒有盡頭就無可存在/b
亞里士多德認為,芝諾在論證的最後耍了花招,就是他宣稱,阿基里斯只有有限的時間可用,但是在有限的時間裡,不可能跑過無限多個空間分割。某種角度來說,亞里士多德認為,阿基里斯也有無限多的時間,意即,阿基里斯有無限多個無限小的時間分割可用,以便跑過無限多個無限小的空間分割。時間作為連續體,也可無限分割,就像空間一樣。芝諾用無限可分割的性質偷渡了無限延伸的概念:阿基里斯雖然沒有無限長的時間,但是有無限多的時間分割可用。所以,亞里士多德說,阿基里斯可以趕上烏龜,因為他能用無限多無限小的時間分割,跑過無限多無限小的空間分割,因為時間就跟空間一樣也是連續體。
從數學的觀點,這個任務也只能算是給小孩玩的遊戲,我們可以簡單算出阿基里斯什麼時候能趕上烏龜,只要十秒多一些就夠了。不過值得注意的是,就算是數學家也不能說出精確的時間點,因為這段時間在小數點以下有無限多位,我們也說不準阿基里斯趕上烏龜前那最後一點的位置,因為在這一點與阿基里斯追上烏龜的那一點之間,還有無限多個點。我們同樣說不出在1之後的下一個實數是多少,也就是介於1與2之間的最小實數是多少,不是1.01,也不是1.00001,而是1.000000000000000000000000……然後不知何時,會出現一個1,作為最後一位,你其實找不到這最後一位,因為那是小數點以下無限多位。
無限延展的概念超過了我們理解能力的界線,可以無限分割其實也是,當我們看向無垠的宇宙,並且問自己,這宇宙是不是在哪兒有個盡頭,還是永遠如此向外延伸。令人意外的是,不管宇宙在空間上是有限還是無限,這兩種情況對我們來說都很難想象。因為有限的整體必定是位在某處,必定是一個更大整體的一部分。難道不是嗎?此外,每道邊界必定是隔開了別的東西,而不是把一個「什麼都沒有」隔開,絕對的、完全沒有「以外」的邊界,難道不是個荒謬的存在嗎?然而,如果宇宙不是有限的,那另一個選擇卻是:宇宙是無限的全體,這難道不也是同樣荒謬且難以想象嗎?我們還能說「沒有盡頭的宇宙」是空間的延展嗎?無限大的東西如何存在?完全沒有邊界的某物,就其根本來說還能是個某物嗎?