Si viaja del punto A al punto B, moviendo la mitad de la distancia original en cada paso, ¿nunca llegará al punto B?

A lo que te refieres se le conoce como la paradoja de Zenón de la tortuga y Aquiles

¿Cuál es la paradoja de Zenón de la tortuga y Aquiles?
(Fuente: La paradoja de Zenón de la tortuga y Aquiles (PRIME))

La Tortuga desafió a Aquiles a una carrera, alegando que ganaría siempre que Aquiles le diera una pequeña ventaja. Aquiles se rió de esto, porque, por supuesto, era un guerrero poderoso y rápido de pie, mientras que la Tortuga era pesada y lenta.

“¿Qué tan grande es la ventaja que necesitas?”, Le preguntó a la tortuga con una sonrisa.
“Diez metros”, respondió este último.
Aquiles se rió más fuerte que nunca. “Seguramente perderás, amigo mío, en ese caso”, le dijo a The Tortoise, “pero déjanos competir, si lo deseas”.
“Por el contrario”, dijo la tortuga, “voy a ganar, y puedo demostrárselo con un simple argumento”.
“Continúa entonces”, respondió Aquiles, con menos confianza de la que sentía antes. Sabía que era el atleta superior, pero también sabía que la Tortuga tenía el ingenio más agudo, y había perdido muchas discusiones desconcertantes con él antes de esto.
“Supongamos”, comenzó la Tortuga, “que me das una ventaja de 10 metros. ¿Diría que podría cubrir esos 10 metros entre nosotros muy rápidamente?
“Muy rápido”, afirmó Aquiles.
“Y en ese momento, ¿qué tan lejos debería haber ido, crees?”
“Quizás un metro, no más”, dijo Aquiles después de pensarlo un momento.
“Muy bien”, respondió la tortuga, “así que ahora hay un metro entre nosotros. ¿Y alcanzarías esa distancia muy rápido?
“¡Muy rápido!”
“Y sin embargo, en ese tiempo habré ido un poco más lejos, así que ahora debes alcanzar esa distancia, ¿sí?”
“Sí”, dijo Aquiles lentamente.
“Y mientras lo haces, habré ido un poco más lejos, para que luego puedas alcanzar la nueva distancia”, continuó la tortuga suavemente.
Aquiles no dijo nada.
“Y como puede ver, en cada momento debe estar alcanzando la distancia entre nosotros y, sin embargo, yo, al mismo tiempo, agregaré una nueva distancia, por pequeña que sea, para que pueda volver a ponerse al día”.
“De hecho, debe ser así”, dijo Aquiles con cansancio.
“Y así nunca puedes ponerte al día”, concluyó la tortuga con simpatía.
“Tienes razón, como siempre”, dijo Aquiles con tristeza, y reconoció la carrera.

La paradoja de Zenón se puede reformular de la siguiente manera . Supongamos que deseo cruzar la habitación. Primero, por supuesto, debo cubrir la mitad de la distancia. Entonces, debo cubrir la mitad de la distancia restante. Entonces, debo cubrir la mitad de la distancia restante. Entonces debo cubrir la mitad de la distancia restante. . . Y así por siempre. La consecuencia es que nunca puedo llegar al otro lado de la habitación.
Lo que esto realmente hace es hacer que todo movimiento sea imposible, porque antes de que pueda cubrir la mitad de la distancia, debo cubrir la mitad de la mitad de la distancia, y antes de poder hacerlo, debo cubrir la mitad de la mitad de la distancia, y así sucesivamente, de modo que en realidad nunca puedo mover ninguna distancia, porque hacerlo implica mover primero un número infinito de pequeñas distancias intermedias.
Ahora, dado que el movimiento obviamente es posible, surge la pregunta, ¿qué le pasa a Zeno? ¿Cuál es el “defecto en la lógica”? Si está prestando toda su atención al asunto, debería comenzar a hacer que se retuerza un poco, ya que, por lo visto, la lógica de la situación parece inexpugnable. ¡No deberías poder cruzar la habitación, y la Tortuga debería ganar la carrera! Sin embargo, lo sabemos mejor. Hmm

En lugar de enfrentar a Zeno de frente, detengámonos para notar algo notable. Supongamos que tomamos la paradoja de Zenón al pie de la letra por el momento, y estamos de acuerdo con él en que antes de que pueda caminar una milla, primero debo caminar media milla. Y antes de que pueda caminar la media milla restante, primero debo cubrir la mitad, es decir, un cuarto de milla, y luego una octava milla, y luego una decimosexta milla, y luego una trigésima segunda milla, y pronto. Bueno, supongamos que puedo cubrir todas estas infinitas distancias pequeñas, ¿hasta dónde debería haber caminado? ¡Una milla! En otras palabras,

[matemáticas] 1 = \ frac {1} {2} + \ frac {1} {4} + \ frac {1} {8} + \ frac {1} {16} +…. [/matemáticas]

Ahora la resolución de la paradoja de Zenón es fácil .

Obviamente, me tomará un tiempo fijo cruzar la mitad de la distancia al otro lado de la habitación, digamos 2 segundos . ¿Cuánto tiempo tomará cruzar la mitad de la distancia restante ? La mitad del tiempo, solo 1 segundo. Cubrir la mitad de la distancia restante (una octava parte del total) tomará solo medio segundo. Y así uno. ¿Y una vez que he cubierto todas las infinitas sub-distancias y sumado todo el tiempo que me llevó atravesarlas? Solo 4 segundos, y aquí estoy, al otro lado de la habitación, después de todo.

Y el pobre Aquiles habría ganado su carrera.

[matemáticas] \ frac {2} {1} + \ frac {2} {2} + \ frac {2} {4} + \ frac {2} {8} +… = 4 segundos [/ matemáticas]

“Infinito” depende de lo que estés contando. Hay un número infinito de pasos entre A y B; de hecho, no solo la mera [matemática] \ aleph_0 [/ matemática] de números enteros sino la [matemática] \ aleph_1 [/ matemática] de números reales, un infinito genuinamente más grande.

Pero eso no es ningún tipo de problema. Los puntos están ahí; simplemente se quedaron allí. El problema surge cuando asumes que se requiere una cantidad de tiempo finita para cada paso, y eso es un error. De hecho, se requiere cero tiempo en cada paso; el tiempo que el viajero pasa en cada punto es precisamente cero.

Es una generalización excesiva tratar de expresarlo en términos de “una suma infinita de ceros que se suman a un número finito”. Infinito no es un número, y no puede ser sustituido donde sea que vea números. El infinito existe solo para hacer que los límites funcionen, como en [matemáticas] \ lim_ {x \ to + \ infty} \ sum_ {i = 1} ^ {x} distancia / x / velocidad [/ matemáticas], un concepto matemáticamente bien definido .

Otros usos de [math] \ infty [/ math], como [math] \ frac 1 \ infty [/ math]. son, en el mejor de los casos, atajos incluso cuando tienen respuestas bien definidas ([matemáticas] \ lim_ {x \ to + \ infty} 1 / x = 0 [/ matemáticas]). Deben tratarse con cautela, ya que el uso de los accesos directos puede conducir a situaciones en las que no tienen traducciones claras de vuelta a los límites (es [matemáticas] \ infty / \ infty = \ lim_ {x \ to + \ infty} x / x = 1 [/ matemática] o [matemática] \ lim_ {x \ to + \ infty} \ lim_ {y \ to + \ infty} x / y =? [/ Math].)

Este es uno de esos casos en los que la forma incorrecta de expresarlo matemáticamente conduce a respuestas sin sentido. Sea terriblemente correcto con su uso de las matemáticas, y obtendrá respuestas convincentes (al menos, a este tipo de problemas).

Llegará allí en un sentido matemático si cada paso posterior que recorre la mitad de la distancia toma la mitad del tiempo. La suma de 1/2 + 1/4 + 1/8 … = 1, por lo que, aunque parecería tomar un número infinito de pasos, solo tomará un tiempo finito para recorrer la distancia.

Ahora, si toma el mismo tiempo para dar cada paso, en un sentido matemático nunca llegará al punto B. Sin embargo, en el mundo real es imposible dar un paso infinitamente pequeño.

Entonces, en el mundo real con pasos de tiempo constante, su último paso tendría que ser algo así como cuando los pasos eran del tamaño de un átomo, o del tamaño de un protón o una distancia de Planck o algo así. A partir de ese momento, puede quedarse allí si lo desea, pero para todos los efectos, ha llegado al punto B.

Teóricamente, nunca llegarás allí, pero estarás infinitamente cerca. Esto no quiere decir que la distancia sea infinita, sino que la distancia restante es infinitamente pequeña. Para mí, esto es dos tipos diferentes de infinito (infinitamente grande e infinitamente pequeño). Y si el tiempo necesario para realizar cada paso también se reduce a la mitad, entonces el cálculo se puede usar para decir que llegarás al punto B en un tiempo finito.

Físicamente, sin embargo, eventualmente se encontrará con problemas con la incertidumbre de Heisenberg, lo que haría imposible reducir la distancia por la mitad y seguir avanzando hacia el punto B.

Nunca llegarás allí solo si tomas la misma cantidad de tiempo en cada paso. Por ejemplo, si toma 1 segundo para moverse la mitad de la distancia, y luego 1 segundo para mover la mitad de la distancia restante, y luego 1 segundo para mover la mitad de la distancia restante, y así sucesivamente, nunca más ir allí. Pero si toma 1 segundo para moverse la mitad de la distancia, y luego 1/2 segundo para mover la mitad de la distancia restante, y luego 1/4 de segundo para mover la mitad de la distancia restante, y así sucesivamente, usted ‘ ¡Llegaré en 2 segundos!

Nunca. Ya que se decidió al principio, que irás a la mitad solo cada vez, estarás a tantos pasos de tu poste de meta, en cualquier momento, como estabas al principio.

Usando las matemáticas de la escuela secundaria (suma de progresión geométrica), obtenemos la suma de

1/2 + 1/4 + 1/8…. hasta infinito = 1 [usando S = a / (1-r)]

Por lo tanto, tomará infinitos pasos para alcanzar 1 (distancia total), lo que implica que puede acercarse arbitrariamente a B pero nunca alcanzarlo.

Sí, nunca llegará allí porque con cada paso reduce la velocidad a la mitad
hasta que te muevas tan lentamente que nunca llegarás a B.