《莊子·天下》里有一句名言:“一尺之棰,日取其半,萬世不竭。”意思是說,一尺長的木頭,今天砍一半,明天砍一半的一半,依次每天這樣砍下去,永遠都砍不完。
有人愛較真:“你怎么取?你有那么小的刀嗎!”
有人講科學:“物質并非無限可分割,小于普朗克長度是不可能的。”
其實這本身就是一句抬杠的話,是公孫龍等一干辯士懟惠施來的。
惠施說:“至大無外,謂之大一;至小無內,謂之小一。無厚,不可積也,其大千里......”然后得意地向天下學人推銷他的理論。可惜這個理論太超前了,超前到大家覺得惠施就是個神經病,“一尺之棰”論就是用來調侃他的。連自詡“介于有用與無用之間”的莊周,在圍觀了他們的辯論后,也認為“由天地之道觀惠施之能,其猶一蚊一虻之勞者也。其于物也何庸!”說惠施白瞎了那么高的智商,天天整些個沒用的。
“至大無外,謂之大一;至小無內,謂之小一”,說的是無窮大和無窮小;“無厚,不可積也,其大千里”,恰好應合了積分原理。惠施為天下學人送來了奔向微積分的馬車,結果眾人合力把路封了。
顯然古人沒有對微觀世界的認知,公孫龍本著實證精神提出的這一命題,他自己當然是不相信的。但將極限思想引入這一命題后,卻成為一句看似無比正確的話。不過這里面藏著兩重含義,“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”,不竭的是“棰”這件東西還是“取”這一動作?
拋開量子理論和實證精神不提,我們還得從數學的角度切入這個話題,“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”可以把它轉化成這樣的數學表達式:
上述1/2、1/4、1/8......1/2^n...是個等比數列,它的項數有無窮多個,是謂“取之不竭”,而當n趨近于無窮大時,1/2^n趨近于無窮小,無窮小不等于零,則謂其“棰尚未竭”。說它萬世不竭還真沒毛病!
但里面有個大問題,“萬世不竭”里的“萬世”并不是個時間概念,我們不能以此構建與時間相關的函數表達式。啥意思呢?公孫龍所說的”日取一半“,是個動作概念,與時間無關,這相當于把上面的等比數列無窮多的項數從頭數到尾一個一個數,這誰數得完?“萬世不竭”可以證明的只是“取萬萬次而不竭”,至于“棰”竭沒竭,還是不能輕易下結論的。
同樣的故事,古希臘的同行們也講過。芝諾二分法悖論:“一個人從A點走到B點,要先走完路程的1/2,再走完剩下總路程的1/2,再走完剩下的1/2……如此循環下去,永遠不能到終點。”
“日取一半”對應“走完剩下總路程的1/2”,“萬世不竭”對應“永遠不能到終點”,看著眼熟吧?意思大體相同,但有個關鍵的不同:在芝諾那里我們可以給定這個人的一個速度v。
如果是算路程,芝諾二分法悖論可以轉化成這樣的數學表達式:
盡管我們可以證明這個等比數列之和的極限為零:
但多出來的那個無窮小,還是少了些說服力,畢竟無窮小不是零,它的極限才是。
我們換個思路,不是說永遠到不了終點嗎?我們來求它的時間好了:
路程還差一個無窮小的時候,所用時間離1/v也差著一個無窮小呢!說好的永遠呢?
我們不妨把芝諾二分法悖論倒過來講,在不到1/v的時間里,“走完剩下總路程的1/2”這件事發生了無窮多次。相比起來,公孫龍的“日取其半”還真有點耍流氓的意思。
學習過極限運算,我們會知道無窮小和無窮大的乘積,可以是常數,可以是無窮大,也可以是無窮小。“一尺之棰”是個常數,只要公孫龍不耍賴,它會被取完的,而且不用萬世。