不可能的几何挑战:数学求索两千年
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第2章 证明不可能

现在让我为您奔走,我会努力做到不可能之事。

——威廉·莎士比亚,《凯撒大帝》,里加律斯对布鲁塔斯所说 [1]

 

韦氏词典对“不可能”的定义是“无法存在或出现”[2],但我们并不总是这么用这个词。

我们经常用“不可能”(impossible)来代替“不大可能”(improbable)。我们用它来描述有些尽管并非完全不可能,但还是很难做到的事。如果我们把一个打乱了的魔方给一个新手,他没办法把它复原,因为背后的逻辑要求太复杂了,在没有人帮助的情况下,魔方很难复原。乱拧一气复原魔方的概率更是低之又低。这时,我们就会说他不可能复原魔方。同样,对于一个没什么经验的保龄球选手来说,他几乎不可能打出 300 分的完美比赛 [3]。一只猴子也几乎不可能用键盘敲出莎士比亚全集。这种“大海捞针”式的情景并非真的不可能,而是因为概率太低,就好像真的不可能一样。(我们需要指出,某些此类场景对于任何个人来说都是没有希望的,却很可能在某个人身上发生,比如中彩票。)

有些事在实际上不可能,例如用手写出 的前 位数字。有很多因素限制了我们这样做:人类的寿命没有长到能写出这么多数字,而且我们还不知道 的这么多位数字。即便我们知道,宇宙中也没有足够的墨水和纸让我们把它写出来。这是不可能的。

有些事被认为在物理上不可能。如果某些想法或者行动是可能的,那么它们就会违背我们对世界的认知。它们有悖于我们相信的物理定律。永动机就是个最好的例子。存在一个无须外部能量就能永远工作的机器听起来过于荒唐,它违背了包括能量守恒定律在内的多个物理定律。

当然,在很长一段时间里,我们对于物理或者生物领域的认知都是错误的。在 4 分钟内跑完 1 英里 1 曾被认为是不可能的,但是罗杰·班尼斯特 2 在 1954 年颠覆了我们的认知。载人飞行曾经也被认为是天方夜谭,但是莱特兄弟证明了这并非幻想。当化学家们发现铅和金是两种不同的元素时,能点石成金的贤者之石或炼金术也就成了无稽之谈。但是,粒子加速器的诞生,让炼金术士们的梦想也变得可能,尽管并不实际。[4]

11 英里≈ 1.61 千米。——译者注

2英国男子赛跑运动员,神经学专家。他是第一个在 1 英里赛跑中跑进 4 分钟的人。——译者注

时至今日,因为无法在现有科学框架中实现,有些事情还被认为不可能。在 18 世纪后半叶,学者们认为石头不可能从天而降;他们认为除了月亮,不存在其他的小型天体。他们把陨石(“雷电石”)的目击报告当作民间传说。在 1768 年,包括年轻的拉瓦锡在内的一个三人团队用现代化学手段研究了一块陨石。他们的结论是,它是一束闪电击中富含黄铁矿的砂石的产物。[5]1807 年,美国耶鲁大学的两位教授发表了一篇论文,论述了一块落在康涅狄格州韦斯顿镇的陨石。出于怀疑,(受过科学教育的)时任总统托马斯·杰斐逊声称:“他们可能是正确的,但对于我来说,比起石头从天而降,还是两位洋基 3 教授撒谎更有可能。”[6] 这则逸闻广为流传,不过未必真实,至少存在添油加醋的可能。不过它的确反映了当时人们的看法。[7]

3英文为“yankee”,最初意指美国北部新英格兰地区居民之后裔。其民俗意义则延伸为美国东北部地区之居民,美国内战期间与战后之美国北方人,甚至全体美国人。常春藤盟校与小常春藤自由主义美术学院联盟,特别是哈佛与耶鲁,于第二次世界大战结束前始终是老派扬基文化之重镇。——译者注

有些事情被认为不可能,则是因为人们不够创新或是过于短视,想象不到它们如何成真。如果我们向 19 世纪的人描述现代的计算机技术,他们一定会说,这样的机器是不可能存在的。在 20 世纪 50 年代时,简单(以今天的标准来看)的计算机也要占据整个房间。如果我们对 50 年代的人说,现如今我们把更强大的计算机放在口袋中或者手腕上,他们肯定会怀疑地摇头,说这不可能。