令人费解的悖论

来源: 科学世界

发布日期: 2014-03-27 14:51:36

本文介绍了三个令人费解的悖论:巴拿赫-塔斯基悖论、C值悖论和蚂蚁爬橡皮绳悖论。巴拿赫-塔斯基悖论展示了数学上选择公理的反直觉结果;C值悖论揭示了基因组大小与生物复杂程度的不相关性;蚂蚁爬橡皮绳悖论则是一个数学上的有趣问题,展示了蚂蚁在理论上可以爬到橡皮绳的另一端,尽管所需时间极其漫长。

巴拿赫-塔斯基悖论,又称为豪斯道夫-巴拿赫-塔斯基悖论,或名为“分球怪论”,是一条数学定理。1924年斯特凡·巴拿赫和阿尔弗莱德·塔斯基首次提出这一定理。这一定理指出,在选择公理成立的情况下,可以将一个三维实心球分成有限(勒贝格可测的)部分,然后仅仅通过旋转和平移到其他地方重新组合,就可以组成两个半径和原来相同的完整的球。

巴拿赫和塔斯基提出这一定理原意是想拒绝选择公理,但该证明很自然,因此数学家认为这仅意味着选择公理可以导致少数令人惊讶和反直觉的结果。在现实生活中这种变形之所以不可行,是因为原子的体积不是无限小,数量不是无限大。

C值悖论是指在真核生物中基因组的大小和生物的复杂程度不相关的一系列现象。每一种生物中其单倍体基因组的DNA总量被称为C值,每个物种的基因组大小不同,就会有不同的C值。我们以为细菌的基因组大小就应该比酵母的小,酵母的基因组就应该比果蝇的小,但事实却跟我们纯真的期望有很大的出入,有时候一些单细胞生物的基因组竟然要比人类的基因组还大。

蚂蚁爬橡皮绳悖论是一个数学上的著名问题。

题目是这样的:一根长100m的橡皮绳,一端有一只蚂蚁,橡皮绳以每秒100m的速度均匀伸长,同时蚂蚁以1cm/s的速度向另一端爬去,问蚂蚁最后能否爬到绳的另一端。也许你会认为,蚂蚁爬行的那点可怜的路程远远赶不上橡皮绳成万倍的不断拉长,只怕是离终点越来越远吧。但是千真万确,蚂蚁爬到了终点。前提是蚂蚁是不朽的,因为爬到终点所用的时间是:10的43429次方再乘以2.8秒,这是一个超过宇宙年龄的时间。

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