科學(xué)悖論故事“魔術(shù)師”的地毯

前言

康德說過：“世界上有兩樣?xùn)|西最使人敬畏，那就是頭上的星空和心中的道德?！鳖^上的星空，可以理解為大自然。自從有人類以來，人們就一刻也沒有停止對大自然的探索，也沒有停止對自身的認(rèn)識和提升。大約在500年前，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在歐洲開始萌芽并得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。新技術(shù)的大量使用，思想觀念上的進(jìn)一步解放，科學(xué)體系逐步建立，科學(xué)的方法逐步完善，科學(xué)的領(lǐng)域逐步擴(kuò)展。更重要的是實(shí)事求是，追求真理的科學(xué)精神得到發(fā)揚(yáng)?？茖W(xué)發(fā)展的過程是十分曲折艱難的，科學(xué)家的研究和工作也不都是會得到掌聲和鮮花，在探討大自然的真理的時候，他們常常需要付出超出常人的努力，也常常要和固有的陳規(guī)陋習(xí)發(fā)生沖突，有時甚至需要付出鮮血和生命的代價。這些過去的故事在今天看來依然是那樣感人至深。當(dāng)今的年輕人學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)很重，在學(xué)習(xí)大量教科書的同時，也應(yīng)該從課堂里走出來，放松一下，看看課外圖書，學(xué)習(xí)一些科普知識，提升科學(xué)素質(zhì)，開闊視野。讓科學(xué)為我們的人生增添一些亮色。這些是我們編寫這套書的初衷。這是一套大型的科普叢書，我們力圖在弘揚(yáng)科學(xué)精神，提倡科學(xué)方法，普及科學(xué)知識上下功夫。使這套書成為一部全方位啟迪人生智慧的生動教材，化為一曲有關(guān)科學(xué)的絢麗多彩而又妙趣無窮的華彩樂章。在編寫過程中，我們盡量全方位地展示科學(xué)發(fā)展的方方面面以及科學(xué)家的完整形象，盡量避免像教科書那樣平鋪直敘地展現(xiàn)科學(xué)技術(shù)的“一般知識”。那樣做不但枯燥無味，而且會使許多科學(xué)發(fā)明發(fā)現(xiàn)的漫長、曲折、艱辛的荊棘之路，被夷為短捷、直線、輕松的鮮花坦途；科學(xué)精神、科學(xué)信念、科學(xué)思想、科學(xué)方法等都沒有了蹤影。這套叢書，我們盡量不用平淡的實(shí)錄和乏味的說教，而是用或波譎云詭、動人心魄，或懸念迭起、引人入勝，或山重水復(fù)、云遮霧障，或柳暗花明、煙消日出的故事，讓讀者在輕松閱讀的同時，領(lǐng)略到科學(xué)的神奇魅力。這套叢書，盡量不用枯燥的筆調(diào)、華麗的辭藻、冗長的堆砌，而是力圖簡介，同時把大量的詩詞格言、民間諺語、趣味謎語、流行歌曲等鑲嵌在書中。這樣，讀者既可以領(lǐng)略到科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)之美，又充分享受到濃濃的人文關(guān)懷。這套叢書，不僅是科學(xué)史的“錄音機(jī)”和“錄像機(jī)”，還是現(xiàn)實(shí)的“攝像機(jī)”，我們盡量把握時代的脈搏，把最新的科技進(jìn)展收入到書中。這套叢書，我們不僅展示了科學(xué)家們光輝燦爛并大氣磅礴的“正面形象”；同時還展示了一些“背面”的縮影(有時是“陰暗”的)，例如他們的彷徨與吶喊、失誤和悲劇，甚至是一些錯誤。然而，這些使他們“大打折扣”的“陰影”，絲毫不會掩蓋他們的功績，反而讓人體驗到他們“有血有肉”的黎民本色和歷史局限，因此更加親近與真實(shí)。這本身也體現(xiàn)出了一種實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。這種體驗，也許有利于拉近這些科學(xué)偉人和我們“凡人”之間的距離，堅定我們未來攀登科學(xué)高峰的信念。讓我們一道聆聽那動人的科學(xué)樂章，登上科學(xué)的天梯，步入科學(xué)的殿堂吧！陳仁政2008年3月

內(nèi)容概要

本書力圖在弘揚(yáng)科學(xué)精神，提倡科學(xué)方法，普及科學(xué)知識上下功夫。本書講述了幾十個科學(xué)史上的創(chuàng)新故事，以改變?nèi)藗冋J(rèn)為科學(xué)研究枯燥無味，使本書成為一部全方位啟迪人生智慧的生動教材，化為一曲有關(guān)科學(xué)的絢麗多彩而又妙趣無窮的華彩樂章。     科學(xué)趣味故事，科學(xué)本來是很有趣的，而那些偉大的科學(xué)巨匠本來也是有血有肉的，也是食“人間煙火”的，也有“七情六欲”。本書用或波譎云詭、動人心魄，或懸念迭起、引人入勝，或山重水復(fù)、云遮霧障，或柳暗花明、煙消日出的故事，讓讀者在輕松閱讀的同時，領(lǐng)略到科學(xué)創(chuàng)新的神奇魅力。

作者簡介

陳仁政，1943年生于重慶，曾從事多科中學(xué)教學(xué)。在《數(shù)學(xué)通報》《中小學(xué)數(shù)學(xué)》《數(shù)學(xué)教學(xué)通訊》《物理通報》《物理教學(xué)》《中學(xué)物理教學(xué)參考》《物理教師》《中學(xué)物理》《中學(xué)物理教學(xué)》《物理實(shí)驗與儀器》《物理教學(xué)探討》《化學(xué)教學(xué)》《知識就是力量》《世界發(fā)明》《百科知

書籍目錄

1　天上地下，它最古老——神秘海島上的“寶貝”2  “謊言”也被“發(fā)揚(yáng)光大”——形形色色的“巴門尼德悖論”3　“無能”的長跑家——“追不上”烏龜?shù)陌⒒锼?　離弦的箭會飛嗎——只占空中一個點(diǎn)5　“三角戀”引出1—2——奇特的“運(yùn)動場”6　芝諾和他的悖論——遺韻留芳兩千年7　弗雷格“慘”遭“重拳”——震撼數(shù)學(xué)界的羅素悖論8　薩維爾村里的難題——理發(fā)師的頭發(fā)該誰理9　“真理，愈求愈模糊”——迷人的“禿頭悖論”10　究竟能不能表述——里查德的尷尬11　究竟哪個集合“大”——布拉利一福爾蒂悖論12　全體等于部分嗎——奇妙的康托爾悖論13　成敗皆“蕭何”——走到康托爾面前的伽利略14　奇妙的“希爾伯特旅店”——“似是而非”還是“似非而是”15　他為什么葬身魚腹——神秘的√2悖論16　歐拉和鄒騰——虛數(shù)能這樣相乘嗎17　“1-1+1-1+＝？”——波爾查諾的“拉郎配”18　3/2=1嗎——傳統(tǒng)加法面前的“無窮和”19  從歐拉到伯努利——形形色色的“無窮和”悖論20  我們是合格的小學(xué)生嗎——“除法分配律”使“5=4”21  我們是合格的中學(xué)生嗎——綜合除法里的似是而非22　4—2、a+b＝b(≠0)和2＝1——0能做除數(shù)嗎23　2>3的“喜劇”——有趣的“對數(shù)悖論”24　“揮手從茲去”——有趣的“拋球悖論”25　麻雀飛到了哪里——“廣義芝諾悖論”26　它能爬完橡皮繩嗎——“長壽蟲悖論”27　男士多還是女士多——迷惑人的“異性悖論”28　5×0=3×0→5=3——神學(xué)與科學(xué)之戰(zhàn)29  它和生日如影隨形——無處不在的數(shù)字930  油漆工的疑問——體積有限而面積無限31  三角形都是“克隆”的嗎——捉弄人的“正三角形”32  “直角一鈍角”——馬虎作圖再吞苦果33  “魔術(shù)師”的地毯——離奇的“拼塊”34　“魔毯”主角是斐波納奇——一支旋律固定的歌35　“不和諧”的音符——布雷特高唱“另類歌”36　這里也“對不上”——迷人的“七巧板悖論”37　布雷特的拼圖——“六位一體”譜“絕唱”38　“不協(xié)調(diào)”的“邊緣”——“火車輪子悖論”39  “搭便車”的小圓——“奇怪”的“亞里士多德輪”40　有趣的硬幣——為什么多轉(zhuǎn)出一圈41　獵人為何爭論不休——森林中的“轉(zhuǎn)圈悖論”42　圖上編造的謊言——火星運(yùn)河悖論43　走不出公園的士兵——棋盤上的哈密頓圈44　折線覆蓋平面——皮亞諾的“幾何無窮大”45　“塵埃”和“干酪”——康托爾奇怪的集合46　折線占滿立體——奇怪的“門格海綿”47  白方塊到哪里去了——“畫陰影線的正方形”48　“小袋子”裝“大法寶”——周長無限的雪花49　有完全相同的“雙胞胎”嗎——雪花形狀趣談50　有無限長的海岸線嗎——奇怪的科赫曲線51　春風(fēng)召喚之下——萬千柳條這樣生長52　它“背叛”了歐幾里得——年輕而神秘的分形53　感受多維空間——分形的延伸54　一球變倆球——“荒誕”的巴拿赫一塔爾斯基分球55  等你施展才華——至今沒有答案的“貝特蘭德悖論”56　它源于教科書出錯——離奇的施瓦茨悖論57　公孫龍還能分割尺子嗎——無窮分割的悖論58　大紙能多折幾次嗎——含義深刻的折紙悖論59　紙能疊到月球嗎——不可靠的“數(shù)學(xué)奇境”60　“神童”也被難住了——引出概率論的“賭徒悖論”61　身在他鄉(xiāng)“戀賭博”——費(fèi)解的“彼得堡悖論”62　他們都錯了——飛機(jī)、炸藥、炸彈、兒子、賭博63  同色球成一白一黑——卡羅爾如何“變戲法”64　“萬綠叢中一點(diǎn)紅”——不可思議的“素數(shù)悖論”65　該去吃誰的蛋糕——出乎意料的“生日悖論”66  是1/2還是1/4——硬幣同面的概率有多大67  孕婦、車禍、肺結(jié)核——統(tǒng)計數(shù)據(jù)埋“陷阱”68　越復(fù)雜越安全嗎——可靠性悖論趣談69  艾舍爾、巴赫的“怪圈”——怪異的“瀑布”和“無限升高的卡農(nóng)”70  走“正路”“誤人歧途”——無處不在的怪圈71　都是“景深”惹的“禍”——從《不可能的畫》到《天平》72　“局部”和“整體”鬧別扭——從《立方體》到《磁扭線》73　當(dāng)心“場外”操縱——“三只手”作一幅畫74　有如此“削去的尖錐”嗎——想當(dāng)然并不可靠75　只有“一個面”的紙——迷人的梅比烏斯帶76　讓你玩翻天——五花八門的梅比烏斯帶77  不只是好玩——大顯神通的梅比烏斯帶78  只有“一個面”的“瓶子”——迷人的克萊因瓶79  用眼睛“化圓為‘方’”——“圓點(diǎn)視錯覺悖論”80  哪一個字母更黑些——“像散視錯覺悖論”81  被欺騙的眼睛——圓為什么變成“螺旋”82  形形色色的“欺騙”——俄文字母是傾斜的嗎83  誰與它“一脈相承”——“眼見”也不“為實(shí)”84  放不下小硬幣的“大桌子”——“角度”引出視幻覺85  從“辯日”到“辨月”——月亮也會“減肥”86  “經(jīng)不住誘惑”的直尺和圓——曲線中變形的直線和直線中變形的曲線87　它也沒有“保持本色”——一變?yōu)槿摹昂跅l帶”88　被“肢解”的直線——平行線里的“悲劇”89　從“并肩作戰(zhàn)”到“分道揚(yáng)鑣”——折線中變形的直線90　偶然、癡迷、結(jié)果——有趣的“佐爾納線”91　也許是顏色的“誘惑”——這些“環(huán)片”相等嗎92　它們本是“孿生姐妹”——形形色色的“面積悖論”93  “長短悖論”林林總總——不只是田野里的視錯覺94　從“煙斗”立功說起——五花八門的“高低短長”95　未必“近大遠(yuǎn)小”——“不遵守”透視原理的透視現(xiàn)象96“遠(yuǎn)近高低各不同”——不識“佳人”畫卷中97　角度也能“放大縮小”——奇妙的“角放大鏡”98　美少女一老太太——迷人的多義畫99　變幻莫測的正方體——“簡單線條”并不簡單100  能“叫幸福永遠(yuǎn)在”嗎——迷人的“時間機(jī)器”101  山中數(shù)日世上千年——造就廣義相對論的“雙生子悖論”102　愛因斯坦窮追猛跑——造就狹義相對論的“追光”103　愛因斯坦會“下地獄”嗎——沒有答案的“超光速”104　橫著的長桿能過城門嗎——有趣的“橫桿悖論”105　霍金為何當(dāng)“賭徒”——黑洞理論中的悖論106　從阿基米德到波義耳——“流體靜力學(xué)悖論”107　重物比輕物落得更快嗎——亞里士多德的尷尬108　高重心的物體更不穩(wěn)定嗎——難以置信的“穩(wěn)度悖論”109　讓木棒掉在地上——不能完成的“簡單”任務(wù)110　磚能“挑”到無限遠(yuǎn)嗎——似是而非的“堆磚悖論”111　輪子會轉(zhuǎn)個不停嗎——似是而非的“永動機(jī)”112  “耗散結(jié)構(gòu)”建奇功——“演化悖論”百年得解113　揭秘電阻引出超導(dǎo)現(xiàn)象——純金屬的“電阻悖論”114　變左右不變上下——你也有一面“魔鏡”115　究竟該不該還錢——無賴與債主打官司116　該不該讓白馬過關(guān)——從“白馬非馬”到“離堅白”117　到口的美味該不該吃——鱷魚處境兩難118　游客是怎么死里逃生的——“真話假話悖論”119　死刑犯命歸何處——酷刑之下的“石柱悖論”120　教授和法官在撒謊嗎——“出人意料”的考試和絞刑121　獸王也會“犯錯誤”——有趣的“老虎悖論”122  呂洞賓更能神機(jī)妙算嗎——沒有定論的“箱子悖論”123  兩面寫字的紙牌——奇怪的“嘉當(dāng)悖論”124  說謊村前大比拼——子虛烏有的“大木桶”125  “上帝”、機(jī)器人和拿破侖——“無所不能”何處尋126  盛裝器皿何處有——能發(fā)明“萬能溶液”嗎127  先有雞還是先有蛋——“雞蛋悖論”128  從蘇格拉底到印度婦女——悖論無處不在129  另一半學(xué)費(fèi)該交嗎——詭辯引出“半費(fèi)之訟”130  能一次踏進(jìn)同一條河嗎——克拉底魯?shù)摹疤ず鱼Ｕ摗?31  拿破侖的“制勝之道”——有趣的“騎兵悖論”132  這樣的警示該寫嗎——“禁止涂鴉者”的難題133  谷堆與沙堆——永遠(yuǎn)的“子虛烏有”主要參考書

章節(jié)摘錄

天上地下，它最古老——神秘海島上的“寶貝”在愛琴海的西南和地中海的東部交匯處，有一個面積8336平方千米的神秘島嶼——克里特(Kriti)島，它是希臘最大的島嶼。大約在公元前2200～前1400年，這個島的文明是歐洲最古老的文明之一?？死锾貚u雖然不是很大，但這里出了一個至今人們?nèi)匀唤蚪驑返赖恼軐W(xué)家、雄辯家巴門尼德(Parmelaidēs，約前515～約前445)。巴門尼德是大名鼎鼎的芝諾(ZenonEleates，約前490～約前436)的老師，埃利亞學(xué)派的主要代表之一。人們之所以這樣關(guān)注他，主要是因為他的一句話——影響了世界25個世紀(jì)的“謊話”！話?！薄覀兘兴霸济}”?，F(xiàn)在，假設(shè)他的這句話是真話，那么根據(jù)這句話的結(jié)論再加上他自己就是克里特島上的人，就可以推出他是說假話的人，從而得到這句話是假話的結(jié)論。這和假設(shè)相矛盾。那么，假設(shè)他的這句話是假話，又會怎么樣呢？由于這句話是假話，那么根據(jù)這句話的結(jié)論再加上他自己就是克里特島上的人，就可以推出他是說真話的人，從而得到這句話是真話的結(jié)論，這也和假設(shè)相矛盾。這就是著名的“巴門尼德悖論”——一個語義悖論，又叫“克里特島悖論”。由于這個島因此聞名遐邇，所以得到了“說謊島”的“雅號”，這個悖論也就跟著叫“說謊島悖論”。它是現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的最古老的悖論，巴門尼德也當(dāng)之無愧地成為“悖論鼻祖”。后來，在古希臘著名唯心主義哲學(xué)家蘇格拉底(Socratēs，前469～前399)和埃利亞學(xué)派的影響下，大名鼎鼎的歐幾里得創(chuàng)立了“小蘇格拉底學(xué)派”即“麥加學(xué)派”。麥加學(xué)派提出了3個著名的悖論，其中一個就是把說謊島悖論發(fā)展為“說謊者悖論”。這個悖論是，一個人說：“我正在說謊?！绷硗鈨蓚€是我們后面要說的“禿頭悖論”和“谷堆悖論”。這個學(xué)派中的主要代表人物中有歐布利德、斯底爾波等。上面提到的埃利亞學(xué)派，是在南意大利的埃利亞城邦形成的哲學(xué)學(xué)派，主要成員有巴門尼德的老師克塞諾芬尼(Xenophanes，約前6世紀(jì))、巴門尼德、芝諾、麥里梭(Melissos，約前5世紀(jì))等。巴門尼德悖論這個“非數(shù)學(xué)化的悖論”是如此著名，以至古希臘著名哲學(xué)家、科學(xué)家亞里士多德(前384～前322)和后來的許多邏輯學(xué)家都研究過它。連《圣經(jīng)·新約》也多次提到過它，《圣經(jīng)。保羅達(dá)提多(Titus)書》第一章中“當(dāng)斥責(zé)傳異教者”一節(jié)，是這樣敘述的：“克里特島人中的一個本地先知說，克里特島人都說謊話?！边@里被叫做“使徒書悖論”。后來，有人把“巴門尼德悖論”進(jìn)行了“經(jīng)典化”：“這個命題是錯誤的?！比绻肧來表述這個命題，那么它的“公式”就是：如果S是真的，那么所說的就是肯定的，因而S是錯誤的；如果S是假的，那么所說的就是否定的，因而S是正確的。說謊者悖論其實(shí)反映了一種“部分中有整體”的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)特別在生物中得到體現(xiàn)。例如，植物種子既是整體又是部分，“十月懷胎”中的婦女就是“人體中有人體”；而生命的每一小部分都有整體的全部遺傳基因——正因為如此，才有克隆技術(shù)、DNA檢測……悖論不但有趣，而且有用。正如法國著名的布爾巴基數(shù)學(xué)學(xué)派所說：“古往今來，為數(shù)眾多的悖論為邏輯思想的發(fā)展提供了食糧?！敝ブZ的阿基里斯追龜?shù)你Ｕ?，產(chǎn)生了無窮級數(shù)收斂的思想；數(shù)理邏輯中的不相容性，產(chǎn)生了數(shù)學(xué)的“三大流派”，最終產(chǎn)生了劃時代的“哥德爾不完備性定理”；邁克耳孫一莫雷光速實(shí)驗似是而非的實(shí)驗結(jié)果，使相對論得以誕生；波粒二象性的發(fā)現(xiàn)，使人們重新考慮確定論的因果性，而這正是科學(xué)哲學(xué)的基礎(chǔ)，最后又導(dǎo)致了量子力學(xué)呱呱墜地……可見，研究悖論并非無稽之談。相信讀者朋友看了這本書，自己也能創(chuàng)造出一些悖論。

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