一尺(一尺是多少厘米)
《庄子·天下》里有一句名言:“一尺之棰,日取其半,万世不竭。”意思是说,一尺长的木头,今天砍一半,明天砍一半的一半,依次每天这样砍下去,永远都砍不完。
有人爱较真:“你怎么取?你有那么小的刀吗!”
有人讲科学:“物质并非无限可分割,小于普朗克长度是不可能的。”
其实这本身就是一句抬杠的话,是公孙龙等一干辩士怼惠施来的。
惠施说:“至大无外,谓之大一;至小无内,谓之小一。无厚,不可积也,其大千里......”然后得意地向天下学人推销他的理论。可惜这个理论太超前了,超前到大家觉得惠施就是个神经病,“一尺之棰”论就是用来调侃他的。连自诩“介于有用与无用之间”的庄周,在围观了他们的辩论后,也认为“由天地之道观惠施之能,其犹一蚊一虻之劳者也。其于物也何庸!”说惠施白瞎了那么高的智商,天天整些个没用的。
“至大无外,谓之大一;至小无内,谓之小一”,说的是无穷大和无穷小;“无厚,不可积也,其大千里”,恰好应合了积分原理。惠施为天下学人送来了奔向微积分的马车,结果众人合力把路封了。
显然古人没有对微观世界的认知,公孙龙本着实证精神提出的这一命题,他自己当然是不相信的。但将极限思想引入这一命题后,却成为一句看似无比正确的话。不过这里面藏着两重含义,“一尺之棰,日取其半,万世不竭”,不竭的是“棰”这件东西还是“取”这一动作?
抛开量子理论和实证精神不提,我们还得从数学的角度切入这个话题,“一尺之棰,日取其半,万世不竭”可以把它转化成这样的数学表达式:
上述1/2、1/4、1/8......1/2^n...是个等比数列,它的项数有无穷多个,是谓“取之不竭”,而当n趋近于无穷大时,1/2^n趋近于无穷小,无穷小不等于零,则谓其“棰尚未竭”。说它万世不竭还真没毛病!
但里面有个大问题,“万世不竭”里的“万世”并不是个时间概念,我们不能以此构建与时间相关的函数表达式。啥意思呢?公孙龙所说的”日取一半“,是个动作概念,与时间无关,这相当于把上面的等比数列无穷多的项数从头数到尾一个一个数,这谁数得完?“万世不竭”可以证明的只是“取万万次而不竭”,至于“棰”竭没竭,还是不能轻易下结论的。
同样的故事,古希腊的同行们也讲过。芝诺二分法悖论:“一个人从A点走到B点,要先走完路程的1/2,再走完剩下总路程的1/2,再走完剩下的1/2……如此循环下去,永远不能到终点。”
“日取一半”对应“走完剩下总路程的1/2”,“万世不竭”对应“永远不能到终点”,看着眼熟吧?意思大体相同,但有个关键的不同:在芝诺那里我们可以给定这个人的一个速度v。
如果是算路程,芝诺二分法悖论可以转化成这样的数学表达式:
尽管我们可以证明这个等比数列之和的极限为零:
但多出来的那个无穷小,还是少了些说服力,毕竟无穷小不是零,它的极限才是。
我们换个思路,不是说永远到不了终点吗?我们来求它的时间好了:
路程还差一个无穷小的时候,所用时间离1/v也差着一个无穷小呢!说好的永远呢?
我们不妨把芝诺二分法悖论倒过来讲,在不到1/v的时间里,“走完剩下总路程的1/2”这件事发生了无穷多次。相比起来,公孙龙的“日取其半”还真有点耍流氓的意思。
学习过极限运算,我们会知道无穷小和无穷大的乘积,可以是常数,可以是无穷大,也可以是无穷小。“一尺之棰”是个常数,只要公孙龙不耍赖,它会被取完的,而且不用万世。