Если расстояние между точками А и В равно а, то при движении со скоростью ѵ это расстояние будет пройдено за а\\ѵ сек.
Рассмотрим подробней проблему о дихотомии. Если бы мы достигли точки В1 (см. рис. 7), то осталось бы пройти еще путь длиной а/2 (половину всего пути). При движении со скоростью ѵ это расстояние будет пройдено за
t1 = a/2v сек.
Для прохождения отрезка В2В1 необходимо время
t2 = a/4v сек;
чтобы пройти отрезок B3B2 нужно, чтобы
t3 = a/8v сек;
и т. д. до бесконечности.
Если расстояние между точками А и В равно а, то при движении со скоростью ѵ это расстояние будет пройдено за а\\ѵ сек.
Рассмотрим подробней проблему о дихотомии. Если бы мы достигли точки В1 (см. рис. 7), то осталось бы пройти еще путь длиной а/2 (половину всего пути). При движении со скоростью ѵ это расстояние будет пройдено за
t1 = a/2v сек.
Для прохождения отрезка В2В1 необходимо время
t2 = a/4v сек;
чтобы пройти отрезок B3B2 нужно, чтобы
t3 = a/8v сек;
и т. д. до бесконечности.
Сложив все эти промежутки, получим время, затраченное на то, чтобы пройти путь АВ,
Сумма в скобках есть бесконечная геометрическая прогрессия со знаменателем 1/2. Как известно, сумма такой прогрессии равна двум. Следовательно, из предыдущего равенства получим, что
t=a/ѵ
Аналогично решается проблема Ахиллеса и черепахи. Если скорость Ахиллеса V, а скорость черепахи — v и если черепаха начинает ползти, находясь впереди Ахиллеса на расстоянии s, то через
Ахиллес догонит черепаху.
Действительно, Ахиллес добежит из точки А в точку А1 (см. рис. 8) за
t1=s/V сек
За это время черепаха переползет в точку А2, преодолев расстояние
Время, необходимое Ахиллесу, чтобы прибежать из A1 в А2 будет
За это время черепаха проползет расстояние s2 от точки А2 до
точки A3
Ахиллес пробежит этот отрезок пути за время
Так можно рассуждать и дальше. Время, которое затратит Ахиллес, чтобы догнать черепаху, будет равно сумме бесконечного множества промежутков времени t1, t2, t3….
В скобках имеем бесконечную геометрическую прогрессию со знаменателем v/Ѵ. Используя формулу для суммы этой прогрессии, получим
Апорию об Ахиллесе и черепахе приводит на страницах романа «Война и мир» Лев Толстой. Он пишет: «Для человеческого ума непонятна абсолютная непрерывность движения. Человеку становятся понятны законы какого бы то ни было движения только тогда, когда он рассматривает произвольно взятые единицы этого движения. Но вместе с тем из этого-то произвольного деления непрерывного движения на прерывные единицы проистекает большая часть человеческих заблуждений.
Известен так называемый софизм древних, состоящий в том, что Ахиллес никогда не догонит впереди идущую черепаху, несмотря на то, что Ахиллес идет в десять раз скорее черепахи… Задача эта представлялась древним неразрешимою. Бессмысленность решения (что Ахиллес никогда не догонит черепаху) вытекала из того только, что произвольно были допущены прерывные единицы движения, тогда как движение и Ахиллеса и черепахи совершалось непрерывно».
Говоря о математическом решении вопроса об Ахиллесе и черепахе, Толстой пишет дальше:
«Новая отрасль математики, достигнув искусства обращаться с бесконечно-малыми величинами, … дает теперь ответы и на более сложные вопросы, казавшиеся неразрешимыми. Эта новая, неизвестная древним, отрасль математики… тем самым исправляет ту неизбежную ошибку, которую ум человеческий не может не делать, рассматривая вместо непрерывного движения отдельные единицы движения».
В апории о стреле Зенон допускает ту же самую ошибку, что и в двух первых: он оставляет без внимания свойство непрерывности движения. Движение стрелы нельзя рассматривать как сумму состояния покоя: движение более общее явление, чем покой, поэтому его невозможно объяснить только состояниями покоя.
Особенно интересна для нас четвертая апория. Противоречие, к которому пришел здесь Зенон, обусловлено непониманием относительности движения. Эту апорию разрешить несложно.
Пусть второй ряд всадников движется относительно первого со скоростью ѵ налево, третий ряд — относительно первого с такой же скоростью направо. Тогда скорость последнего всадника третьего ряда будет ѵ относительно первого ряда и 2ѵ — относительно второго ряда. Если всадник проскакал t сек, то относительно первого ряда он сдвинулся на vt м, относительно второго — на 2vt м. Здесь мы имеем пример описания движения в различных системах отсчета: в одном случае телом отсчета будет первый ряд всадников, в другом случае — второй. Описание движения в различных системах отсчета, естественно, дает разные результаты; никаких противоречий этот факт в
себе не содержит.