伽利略临终前告诉我们,人高于宇宙

部分可能等于整体吗?偶数的数量可能与正整数的数量相同吗?

你可能会觉得,这是一个荒诞的悖论。但是,现代科学之父伽利略在他最后一本科学著作《两种新科学》中证明了这是可能的。

他的论述非常简洁:任何一个正整数乘以2之后,都一定是偶数,形成“一一对应”的关系,所以,偶数和正整数的数量一样多。

这显然和现实世界中的实例是相矛盾的。假设把世界上所有的77亿人都用正整数来编号,男人拿到奇数的号码(1、3、5…),而女人则是偶数号码(2、4、6…)。我们可以很清楚的看出,女人的总数显然不会等于全球的总人口数,因为这个正整数的编号最大也只能到77亿左右,将它乘以2的数字是找不到对应的女人的。

而在数学中,正整数并不存在77亿这个上限,而是允许存在无限多个正整数,并有一个代表无穷大的符号“∞”。所以说,伽利略的悖论是因为“无限”这个概念引发的。我们必须否认∞在现实世界中是存在的,这才不会导致逻辑上的自相矛盾。∞这个数字不存在,意味着整个宇宙中任何可以用数字度量的东西都不可能是无限的,能量不是无限的、质量不是无限的、空间不是无限的、时间也不是无限的,所以宇宙也不是无限的!

尽管我们直觉的认为宇宙是无限的,但任何引发逻辑上悖论的说法,必然是不对的。

古人曾直觉的认为:“物体越重下坠的速度越快。”伽利略正是因为发现了这种说法会引发逻辑悖论,才敢于爬上高高的比萨斜塔,当众试验证实自己的理论。

试想一下,如果你把一块重的石头上再绑一块轻的石头,它会落得更快还是更慢?

如果你把这两块石头看成是一个整体,它比原来的重的石头更重了,所以应该下降得更快;可如果分开来看,轻的石头下降的比重的石头慢,它们绑在一起,轻的石头必然会拖累重的石头,所以应该下降得更慢。这就形成了悖论,而要让这个逻辑矛盾消除的唯一解决办法就是,重的物体和轻的物体下坠的速度是同样的。

同样的,要避免出现“偶数与正整数一样多”的逻辑悖论,只能得出结论:“无限是不存在的!”

而事实上,爱因斯坦的广义相对论也得出了同样的结论:“宇宙是有限的。”在各个维度上,我们的宇宙都存在着一个“极大值”。例如,任何物体的速度都不可能超过光速30万公里/秒。

而无穷大∞不存在的同时,无穷小的概念其实也不存在的。伽利略在《两种新科学》中还提到了另一个有趣的悖论:“可以证明,任何两条长度不同的线段,它们的长度是相同的。”我们来看看如何证明这个荒诞不经的命题。


伽利略临终前告诉我们,人高于宇宙

假设,短的那一条线段是DE,长的那一条线段是BC,然后我们将这两条线段平行摆放,并将BD和CE的延长线相交的点定义为A,我们就得到了图中所示的一个三角形ABC。从A点出发,经过DE上的任何一个点P,都可以到达BC上的一个点P’。

如果点的长度是“无穷小”,那么点P和点P’是等长的。由于,构成线段DE的每一个点都能与构成BC的每一个点之间,建立这种“一一对应”关系,所以,DE和BC是等长的!

是不是很有趣?更有意思的是,我们还能利用伽利略的方法证明:“我们的心有多大,世界就有多大!”

想象一下,我们的心脏的正中射出了无数条的光线,每一条光线都穿过我们心脏,到达世界最遥远的角落。而任何一根光线与我们心脏表面相交的点,和这根光线与世界尽头相交的每点之间,也必然存在“一一对应”的关系。所以,我们的心脏表面积有多大,世界的表面积就有多大,宇宙的表面积就有多大。难道,我心即宇宙?

同样的,我们也能利用伽利略的方法证明:“洞中一日,世上千年!”

我们可以将洞中一日的时间和世上千年的时间分别画成一条线段,证明了这两条线段是等长的,就证明了一日和千年没有区别。难道,刹那即永恒?

当然,这些只不过是美丽的幻想罢了。

事实上,量子力学已经证明了“无穷小”是不存在的,现实世界中的任何东西(即便是光线或时间)都不能分解成无穷小的“点”,而是受限于普朗克常数h = 6.62606896 × 10^(-34)J·s。

尽管在现实世界中无穷大和无穷小都是不存在的,但这丝毫不妨碍数学家们在此基础上建立了微积分,并以此解除了低等数学无法回答的诸多数学难题。

尽管宇宙是有限的,而我们人类的想象却是无限的;尽管世上不存在无限短暂的瞬间,但我们却总能记忆起那些定格的画面。

地球上最辽阔的是大海,比大海更辽阔的是天空,而比天空更辽阔的是我们的心灵。世界再大,也大不过人心!


伽利略临终前告诉我们,人高于宇宙


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