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但是,由于来自更远的壳层的光受到红移效应的削弱,以上图景全变了。星系距我们越遥远,它远离的速度越大,光的能量越小。因此,这个无穷级数会更像这样:x+0.9x+0.81x+0.729x+0.6561x+…,其中每一项按固定的比例递减。这样的无穷级数是收敛的。有无穷多的星体照耀地球的天空,而光的总量可以依然是有限值。
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很少有宇宙学家怀疑这个悖论可以用宇宙膨胀合理地解释,但是还存在一个更简单的解释。1720年,埃德蒙·哈雷(Edmund Halley)写道,天空的黑暗反驳了星体有无限多的观点。今天,许多宇宙学家相信宇宙确实是有限的(虽然他们的出发点不同于奥尔贝斯悖论)。广义相对论提供了一种解释,使得有限的宇宙不必有一个令人难以接受的“边界”。空间自身是可以弯曲的,这个三维结构可以类比成一个球的表面。在地球上,如果你走得足够远,无论朝哪个方向,你都会回到出发点。空间本身也许同样如此:一艘火箭如果沿一条直线飞行得足够远,它将回到发射点。
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根据大多数当代宇宙模型的预言,如果宇宙中的物质密度达到或超过一个确定的限度,那么宇宙就是这样一个有限的宇宙。已观察到的可见物质(星体)的密度低于这个限度,但是据推测,存在着足够多的不可见物质(星际间的氢、黑洞、中微子?)以建立一个有限的宇宙。关于遥远的星系和类星体的“引力透镜”效应的研究支持了有大量不可见物质存在的想法。
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特里斯特拉姆·香迪悖论
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人们对待时间和空间时,会在潜意识里使用双重标准。时间的无限性似乎与空间的无限性略有不同。我们很自然地认为,空间向各个方向无限延展(或许这是文化传承的结果?),而时间则被认为仅在未来的方向上是无限的。我们追问时间的起点,但是很少追问空间的起点。
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“时间在过去的方向上是无限的”并不是一种广为接受的观点。不过,这个观点可以“回答”“世界是何时以及如何被创造的”之类的问题,因为如果时间在过去的方向上是无限的,那么这类问题就是无意义的。相反,“时间在未来的方向上是无限的”这个观点则得到了普遍接受,甚至那些以先知预言为基础的宗教都愿意接受这个想法。千年盛世到来后,善者永生,或者在一个新的世界中轮回。即使某些极端虚无主义的教派相信,时间有一个真实的终点,在终点处万物归复于虚无,与时间的起点之前完全相同,只有时间本身是善的——即使这种信仰存在,也是非常罕见的。
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罗素的特里斯特拉姆·香迪悖论(Paradox of Tristram Shandy)巧妙地利用了“无限未来”这个概念。特里斯特拉姆·香迪是劳伦斯·斯特恩(Laurence Sterne)18世纪60年代的漫游小说《香迪传》中的健谈的故事讲述者。罗素写道:“如我们所知,特里斯特拉姆·香迪用了两年时间来记录他的生活中的头两天的历史,然后他抱怨道,按照这种速度他永远也写不完。但是我认为,如果他可以永远活下去,而且坚持不懈地写下去,那么,即使他的一生始终像文章开端那样充满需要记录的内容,他的传记也不会遗漏任何部分。”
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罗素的论证大致是这样的:假定香迪生于1700年1月1日,而写作开始于1720年1月1日。在第一年(1720)写第一天(1700年1月1日)的事,写作进程如下:
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每一天对应一年,每一年对应一天。如果香迪的写作工作持续至今,到1988年,他将进展到1700年9月的事件。按部就班且不死的香迪将在大约106 840年时记录下今天(即本书作者写下本段的日子)的事件。对于任何一天,香迪在未来都有指定的一年去记录它,绝无例外,因此,罗素说:“他的传记不会遗漏任何部分。”即便如此,香迪的写作工作将越来越滞后。他每写一年,距离最后竣工就远了364年!
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罗素的论证以乔治·康托尔(George Cantor)的无穷数理论为基础。如果在两个无穷量之间可以建立起一一对应关系,则这两个量相等。例如,数学家认为,所有正整数[5](0,1,2,3,4,5…)的个数与所有偶数(0,2,4,6,8,10 …)的个数相等,虽然有些人可能认为,前者是后者的2倍。二者相等,因为任何一个正整数n可以与一个偶数2n配对,而如此配对不会遗漏任何偶数。
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更令人费脑筋的是克雷格(W. L. Craig)提出的一个悖论,这个悖论是特里斯特拉姆·香迪悖论的颠倒版。假定时间在过去的方向上是无穷的,而香迪已经写了无穷长的时间。克雷格指出,在这种情况下,在年与日之间仍然存在康托尔式的一一对应。香迪应当刚刚完成他的传记的最后一页。但这是荒唐的。既然他要花费一整年的时间记录昨天的事件,他怎么可能已经把昨天的事件记录完了呢?
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克雷格以及其他人用这个颠倒版的悖论证明,无限的过去是不可能的,虽然这个证明不那么令人信服。罗宾·斯莫尔(Robin Small)针对颠倒版的香迪悖论提出了一个合理的答案。答案是:实际上在特定日和特定年之间不可能建立一一对应。
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假定现在是1988年12月31日午夜,香迪刚刚完成他的手稿的最后一页。在过去的一年里,香迪记录的是哪一天的事?不可能是这一年中的某一天。(否则就意味着,在这一年中这一天以前的时间里,香迪已经开始记录尚未到来的一天。)在1988年,他可以记录的最邻近的一天是1987年12月31日。
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如果香迪用1988年记录1987年12月31日,那么他必须用1987年记录1987年12月30目,这又是不可能的。实际上,在1987年他不能记录1986年12月31日以后的任何一天。
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但是,如果他在1987年记录1986年12月31日,那么他不得不在1986年记录1986年12月30日……我们可以设想的任何一种对应方式都会遭到反驳。所谓的香迪一直在写的那一天将向过去无穷倒退。它不可能是任何一天。
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结论:如果过去的时间是无限的,而香迪始终在写,那么他将留下无穷多的未完成的写作任务。他最近完成的部分记录的是无穷远的过去的事件。
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实际上,罗素版的悖论和克雷格版的悖论都不难解决。罗素从来没说香迪终将完成他的手稿。罗素的意思是,我们无法找到香迪不能记录的一天。香迪的“最后”一页始终是一个遥不可及的海市蜃楼。
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[1]在一间屋子里同步运行圆周率机和汤姆森灯,屋子里没有其他光源,在闪烁的灯光的照明下可以见到圆周率的所有奇数位数字。
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[2]这是一个等比数列,首项为100,公比为1/10,因此前n项之和为100(1–1/10n)/(1–1/10),当n趋于无穷时,结果即为111又1/9。——译者注
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[3]美杜莎为希腊神话中的女妖,任何人看她一眼都会变成石头。美杜莎是不能看的,所以“弊一眼”美杜莎是不可能的,作者以此类比“超级任务”,说明超级任务是不可能完成的。——译者注
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[4]原著此处有笔误,译文已更正。——译者注
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[5]原文为“整数”,应为笔误。——译者注
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