芝诺的乌龟

神秘莫测的物理学在发展的过程中历经了种种坎坷，一路上有风景相随，也有众多艰难险阻。在这些艰难险阻，弯弯绕的顶端屹立着物理学界的四大神兽。就像中国古代的四大神兽分别代表一种属性一个方位一样，物理学界的四大神兽也分别象征了物理学发展过程中的四个阶段。从芝诺的乌龟到薛定谔的猫，物理学从最原始，最基本的逻辑论证走到了最复杂，最难懂的量子力学。这四只神兽的故事以及他们分别代表的当时物理学界的世界观，我会分期为大家推送。

首先，我们来讲讲最早诞生的神兽：芝诺的乌龟。故事大体是这样的：阿克琉斯是神话中的英雄，他骁勇善战，奔跑似风。但有一天，他居然被乌龟挑衅了！乌龟说：“阿克琉斯，我知道你跑得很快，但你相不相信你跟我赛跑的话，你是追不上我的。只要你先让我一百米，你就永远也追不上我！”阿克琉斯听完后哈哈大笑：“哈哈哈哈，你怕是在搞笑吧，我怎么可能会追不上你这慢吞吞的乌龟呢？”乌龟缓缓地摇了摇头说道：“非也非也，你再仔细想想。当你追赶到我现在这个位置时，我已经往前又爬了一小段距离，到了一个新的位置，你没有追上我。你再追上这一小段距离，还是需要一点时间，而这一点时间我又已经向前再爬了一小小段距离，你还是没能追上我。你继续追，我继续爬，虽然你离我越来越近，但永远都有那么一点点距离你追不上。阿克琉斯听完慌了神，他发现就算乌龟跑得再慢，在他跑到乌龟的出发点时，乌龟就会往前移动一段距离，而当他跑到乌龟的第二个出发点时，乌龟又会向前移动一点距离。以此类推，乌龟总是会在他的前面，而他是真的永远也追不上乌龟。想到这里，阿克琉斯只能尴尬地承认他确实跑不过乌龟。而乌龟则昂首挺胸，扯高气扬地挪走了。

乌龟和阿克琉斯之间的距离在不断缩短，但始终保持着一段距离

这个故事是希腊哲学家，数学家芝诺构想出来的，主要探讨的就是空间无限分割的现象。芝诺（Zeno of Elea）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。据说他在母邦度过了一生，仅在成名之后到过雅典。据传说，芝诺因蓄谋反对埃利亚（另一说为叙拉古）的首领，而被拘捕、拷打，直至处死。关于他的生平，缺乏可靠的文字记载。他的主要成就即悖论都是源自亚里士多德的记录。

芝诺

从芝诺的乌龟这个故事中我们可以窥见一斑当时的世界观，即空间可被无限分割，就像理论数学空间一样。不过这也主要源于当时的科学还处于萌芽的阶段，大部分被称为科学家的人其实都只是哲学家，他们不会去通过实验来验证自己的猜想，而只是纯粹地通过逻辑推理来得出结论。所以当时的实验大部分其实都是思维实验而非真正的科学实验。

但不做科学实验也并非意味着失去了生活常识，芝诺也很清楚如果阿克琉斯真的和乌龟赛跑的话，阿克琉斯总会在某个时间点追上并超过乌龟，所以“芝诺的乌龟“其实是个悖论。这位物理界的”玄武“也就只能在思维当中发挥他的功力，一旦来到现实世界立马就会被打回原形。

玄武

为什么芝诺的乌龟在现实中无法发挥威力呢？这其实牵扯到了量子力学的一些部分，即空间量子化，空间是无法被无限分割的。具体内容我会在我的《雾里寻物理：量子力学科普》中讲到，也会在四大神兽之一“薛定谔的猫”中提到，所以大家不必着急。

而对于那些不是很了解物理的朋友，你们只需要知道物理学界的第一大神兽 “芝诺的乌龟”是数学家，哲学家芝诺提出的一个悖论就可以了，阿克琉斯在那个理想化的世界中是追不上乌龟的，但在现实世界中阿克琉斯却可以轻易地跑赢乌龟。

今天的推送到此结束，下期将为您讲述，物理学界的第二大神兽“拉普拉斯妖“！