I numeri iperrealiI paradossi di Zenone
Il primo paradosso di Zenone
Somma di iperreali

Il primo paradosso è quello del segmento: dato un segmento $AB$ neanche il pie' veloce Achille(*) potrà mai percorrerlo tutto; infatti dovrà prima raggiungere il punto $C$ medio tra $A$ e $B$, poi il punto $D$ medio tra $C$ e $B$, e così via all'infinito. Quindi Achille non raggiungerà mai il punto $B$.


Non intendo qui discutere le possibili soluzioni del paradosso, basta ricordare che la più semplice e realistica è quella atomica o quantistica, che cioè non sia possibile continuare la suddivisione all'infinito, prima o poi si arriverà a segmenti indivisibili.

Riscriviamo invece questo famoso paradosso usando le notazioni moderne; per prima cosa scriviamo in frazioni, posta uguale ad 1 la distanza $AB$ la strada mancante a $B$ è successivamente:

$$ 1, \frac{1}{2}, \frac{1}{4}, \frac{1}{8}, \frac{1}{16} ... \frac{1}{2^n} ... $$

La distanza da B diventa sempre più piccola, potremmo dire che alla fine della corsa, se di fine della corsa si può parlare, sarà infinitamente piccola.

Scriviamo ora le successive distanze del punto $B$ da $A$:

$$ 1, 1, 1, 1, 1 ... 1 ... $$

Può sembrare banale, ma serve a ricordarci che il punto $B$ è fisso, non si muove a differenza di quanto accade nel secondo paradosso dove è sostituito da una tartaruga che seppur lentamente si muove.

Scriviamo ora le successive distanze percorse da Achille, che sono poi le differenze tra i numeri della seconda serie e della prima:

$$ 0, \frac{1}{2}, \frac{3}{4}, \frac{7}{8}, \frac{15}{16} ... \frac{2^n -1}{2^n} ... $$

La distanza percorsa è sempre più vicina ad uno; la diremo infinitamente vicina ad 1.


Questo paradosso, scritto in questo modo, suggerisce l'idea di introdurre un nuovo tipo di numeri, rappresentati da sequenze di infiniti numeri reali; questi numeri si chiamano numeri iperreali. Possiamo chiamare il primo numero (distanza successive di Achille da $B$) con la lettera greca $\alpha$ così:

$$ \alpha = \left\langle 1, \frac{1}{2}, \frac{1}{4}, \frac{1}{8}, \frac{1}{16} ... \frac{1}{2^n} ... \right\rangle $$

Un siffatto numero di dice numero infinitamente piccolo o infinitesimo ed ha le stesse proprietà che molti secoli dopo Zenone, Leibniz attribuisce ai suoi infinitesimi e cioè quella di essere al tempo stesso maggiori di zero e minori di ogni numero reale per quanto piccolo. La verifica si trova alla pagina numeri infinitesimi o infinitamente piccoli.

La seconda sequenza è la rappresentazione di un numero iperreale stabile che equivale al numero $1$:

$$ 1 = \left\langle 1, 1, 1, 1, 1 ... 1 ... \right\rangle $$

E quindi la terza sequenza, strada percorsa da Achille, equivale a una differenza di iperreali, il numero $\beta = 1-\alpha$

$$ \beta = 1 - \alpha = \left\langle 0, \frac{1}{2}, \frac{3}{4}, \frac{7}{8}, \frac{15}{16} ... \frac{2^n -1}{2^n} ... \right\rangle $$

Analogamente il numero 0 si rappresenta:

$$ 0 = \left\langle 0, 0, 0, 0, 0 ... 0 ... \right\rangle $$

In conclusione si può dire che $\alpha$ è infinitamente vicino a zero, $\beta$ infinitamente vicino a uno.

Il numero $\alpha$ è un infinitesimo nel senso di Leibniz.


Esercizi

X Achille è il protagonista, insieme alla tartaruga, del secondo paradosso; qui immaginiamo che sia sempre Achille a cimentarsi in queste corse paradossali.