亚里士多德悖论,一个思考下去会颠覆你的数学认知的难题
科学诞生的三百年来,颠覆了过往人类对于世界的认知,但是由于现有的科学水平有限,人类对于世界的认知还存在着很多的局限,不论是在宏观领域,还是在微观世界,认知上的局限都存在着,而这种认知局限就会催生出很多的疑问,对于很多的问题,这种认知上的局限会导致悖论的产生。而悖论是对于人类大脑的一种挑战。在诸多的科学领域之中,数学可谓是最为严谨的科学,也是最为精确的,但是在数学领域同样存在着悖论,如果我们去思考这些悖论,那么就能够切身体会到头痛到底是怎么一回事。
亚里士多德是古希腊的一个著名的哲学家,他的成就不仅局限于哲学,在科学和教育方面同样有着杰出的成绩。而亚里士多德悖论就是亚里士多德所思考而出的一个有意思的问题。假如我们现在有两个大小不一样的圆,而这两个圆拥有一个共同的圆心,也就是小圆套在大圆之中。现在我们让这两个同心圆在一个水平面上向前滚动,那么当这个圆从A点滚向B点的时候,显然大圆和小圆所经过的路线是相同的。这就非常有意思了。大圆和小圆经过的路线是相同的,而大圆和小圆在滚动过程中滚动的圈数也是相同的。
可是大圆和小圆的周长却显然是不同的。这是为什么?这是一个很难解答的问题。我们可以换个方式来思考这个问题,如果我们从圆心处向外画出一条射线,那么射线必然经过小圆上的一点和大圆上的一点,如果我们再多画几条射线,一样如此。不论我们画多少条射线,小圆上的每一个点都与大圆上唯一的一个点相对应,这太奇怪了。大圆和小圆的周长相差很多,但是大圆和小圆上的点却是一一对应的,这个问题在很长时间以来都让无数的数学家无比困惑。这就是著名的亚里士多德悖论了。那么这到底是怎么一回事呢?
后来,伽利略也思考过同样的问题,为了能够将这个问题简单直观化,伽利略没有使用同心圆,而是使用同心多边形,这样一看,问题就直观得多了,伽利略发现,表面上看起来大小六边形是一同滚动的,但是如果细看就会发现,小六边形所经过的轨迹并不是一条直线,而是一个个线段,也就是说小六边形的轨迹是被跳动着的小六边形接触的,小六边形并没有完全接触路线的全部。
当然,圆形是最和谐的图形,所以不会像六边形这样容易看出来。但是如果我们放慢速度,用显微镜观察就会发现在小圆的接触面同样存在着空点,也就是没有接触到的地方。而通过亚里士多德圆轮悖论,数学家们也逐渐认识到了一个问题,那就是圆的周长和点的数量之间并不是绝对的关系,所以,后来才出现了测度论,这样就可以对很多数学问题进行更为严格的定义了。无论在任何一个科学领域,都存在着悖论,而现在的悖论正是为了在未来揭开最终的真像,当世界不存在悖论之时,人类可能也就达到了认知的顶峰。