科学上有哪些著名的悖论呢?
一、芝诺悖论
阿基里斯是古希腊神话中善跑的英雄。在他和乌龟的竞赛中,乌龟在前面跑,他在后面追,但他不可能追上乌龟。因为在竞赛中,追者首先必须到达被追者的出发点,当阿基里斯到达乌龟在某时所处的位置时,乌龟已向前移动一些;阿基里斯再到达乌龟的那个位置时,乌龟又往前跑了一段;……因此,无论阿基里斯到达乌龟曾处的哪个位置,乌龟都会在他前面。所以,无论阿基里斯跑得多快,他永远追不上乌龟。
二、费米悖论
从理论上讲,人类能用100万年的时间飞往银河系的各个星球,那么,外星人只要比人类早进化100万年,现在就应该来到地球了。换言之,“费米悖论”表明了这样的逻辑悖理:A.外星人是存在的——科学推论可以证明,外星人的进化要远远早于人类,他们应该已经来到地球并存在于某处了;B.外星人是不存在的——迄今为止,人类并未发现任何有关外星人存在的蛛丝马迹。
三、希尔伯特旅馆悖论
这是德国大数学家大卫·希尔伯特提出的著名悖论。希尔伯特旅馆有无限个房间,并且每个房间都住了客人。一天来了一个新客人,旅馆老板说:“虽然我们已经客满,但你还是能住进来的。我让 1 号房间的客人搬到 2 号房间,2 号房间搬到 3 号房间??n 号房间搬到 n 1 号房间,你就可以住进 1 号房间了。”又一天,来了无限个客人,老板又说:“不用担心,大家仍然都能住进来。我让1 号房间的客人搬到 2 号房间,2 号搬到 4 号,3 号搬到 6 号??n 号搬到 2n 号,然后你们排好队,依次住进奇数号的房间吧。”
四、理发师悖论
理发师悖论是由英国哲学家罗素提出来的,这个通俗的故事表述了集合论中的一个著名的悖论。罗素悖论萨维尔村唯一的理发师为自己立下一个规定:只帮那些自己不理发的人理发。于是有人问他:您自己的胡子由谁来刮呢?"理发师顿时哑口无言。这显然是两难:按照规则,因为其自己不给自己理发,所以他需要帮自己理发;但一旦理发同时又破坏了自己“不给自己理发的人理发的规则”。
悖论大全
1. 理发师悖论(罗素悖论):某村只有一人理发,且该村的人都需要理发,理发师规定,给且只给村中不自己理发的人理发。试问:理发师给不给自己理发?
如果理发师给自己理发,则违背了自己的约定;如果理发师不给自己理发,那么按照他的规定,又应该给自己理发。这样,理发师陷入了两难的境地。
2. 芝诺悖论——阿基里斯与乌龟:公元前5世纪,芝诺用他的无穷、连续以及部分和的知识,引发出以下著名的悖论:他提出让阿基里斯与乌龟之间举行一场赛跑,并让乌龟在阿基里斯前头1000米开始。假定阿基里斯能够跑得比乌龟快10倍。比赛开始,当阿基里斯跑了1000米时,乌龟仍前于他100米;当阿基里斯跑了下一个100米时,乌龟依然前于他10米……所以,阿基里斯永远追不上乌龟。
3. 说谎者悖论:公元前6世纪,古希腊克里特岛的哲学家伊壁门尼德斯有如此断言:“所有克里特人所说的每一句话都是谎话。”
如果这句话是真的,那么也就是说,克里特人伊壁门尼德斯说了一句真话,但是却与他的真话——所有克里特人所说的每一句话都是谎话——相悖;如果这句话不是真的,也就是说克里特人伊壁门尼德斯说了一句谎话,则真话应是:所有克里特人所说的每一句话都是真话,两者又相悖。
所以怎样也难以自圆其说,这就是著名的说谎者悖论。
公元前4世纪,希腊哲学家又提出了一个悖论:“我现在正在说的这句话是真的。”同上,这又是难以自圆其说!
说谎者悖论至今仍困扰着数学家和逻辑学家。说谎者悖论有许多形式。如:我预言:“你下面要讲的话是‘不’,对不对?用‘是’或‘不是’来回答。”
又如,“我的下一句话是错(对)的,我的上一句话是对(错)的”。
4. 跟无限相关的悖论:
{1,2,3,4,5,…}是自然数集:
{1,4,9,16,25,…}是自然数平方的数集。
这两个数集能够很容易构成一一对应,那么,在每个集合中有一样多的元素吗?
5. 伽利略悖论:我们都知道整体大于部分。由线段BC上的点往顶点A连线,每一条线都会与线段DE(D点在AB上,E点在AC上)相交,因此可得DE与BC一样长,与图矛盾。为什么?
6. 预料不到的考试的悖论:一位老师宣布说,在下一星期的五天内(星期一到星期五)的某一天将进行一场考试,但他又告诉班上的同学:“你们无法知道是哪一天,只有到了考试那天的早上八点钟才通知你们下午一点钟考。”
你能说出为什么这场考试无法进行吗?
7. 电梯悖论:在一幢摩天大楼里,有一架电梯是由电脑控制运行的,它每层楼都停,且停留的时间都相同。然而,办公室靠近顶层的王先生说:“每当我要下楼的时候,都要等很久。停下的电梯总是要上楼,很少有下楼的。真奇怪!”李小姐对电梯也很不满意,她在接近底层的办公室上班,每天中午都要到顶楼的餐厅吃饭。她说:“不论我什么时候要上楼,停下来的电梯总是要下楼,很少有上楼的。真让人烦死了!”
这究竟是怎么回事?电梯明明在每层停留的时间都相同,可为什么会让接近顶楼和底层的人等得不耐烦?
8. 硬币悖论:两枚硬币平放在一起,顶上的硬币绕下方的硬币转动半圈,结果硬币中图案的位置与开始时一样;然而,按常理,绕过圆周半圈的硬币的图案应是朝下的才对!你能解释为什么吗?
罗素悖论(理发师悖论)让人们发现了数学这座辉煌大厦的基础部分存在的一条巨大的裂缝。于是,数学家们开始探索数学结论在什么情况下才具有真理性,数学推理在什么情况下才是有效的……,从而产生了一门新的数学分支——数学基础论。
9. 谷堆悖论:显然,1粒谷子不是堆;
如果1粒谷子不是堆,那么2粒谷子也不是堆;
如果2粒谷子不是堆,那么3粒谷子也不是堆;
……
如果99999粒谷子不是堆,那么100000粒谷子也不是堆;
……
10. 宝塔悖论:如果从一砖塔中抽取一块砖,它不会塌;抽两块砖,它也不会塌;……抽第N块砖时,塔塌了。现在换一个地方开始抽砖,同第一次不一样的是,抽第M块砖是,塔塌了。再换一个地方,塔塌时少了L块砖。以此类推,每换一个地方,塔塌时少的砖块数都不尽相同。那么到底抽多少块砖塔才会塌呢?因此,1000000粒谷子不是堆。