Воображаемый Ахиллес не догонит воображаемую черепаху, если об этом не думать

Известная апория Зенона[0] о том, что Ахиллес не сможет догнать черепаху, потому что за время, когда он достигнет её исходного положения, она успеет отползти дальше, после чего всё повторится — это очередная логическая загадка, которая до сих пор вводит в заблуждение многих людей, но оказывающаяся неприлично простой, если для её рассмотрения использовать язык программирования[1].

Почему математика работает?

В основе естественных наук лежит математика. И открытые законы природы, описанные в математическом виде, обладают огромной предсказательной силой. Почему? Чего только не выдумывают по этому поводу. Ответ же довольно прост, но, как это часто бывает с простыми ответами, не всем легко его принять.

Превращение O→P

Убого:

MODULE Power;

 PROCEDURE Do*(x: REAL; n: INTEGER): REAL;
 VAR y: REAL; i: INTEGER;
 BEGIN
  ASSERT(n >= 0);

  y := 1.0; i := n;
  WHILE i > 0 DO
    IF ODD(i) THEN y := y*x END;
    x := x*x; i := i DIV 2
  END
 RETURN
  y
 END Do;

END Power.

Уже лучше:

sub power($x real, $n int) {
    assert $n < 0;
    
    var $y = 1.0;
    while ($n > 0) {
        $y *= $x if $n % 2;
        $x *= $x;
        $n = int($n / 2);
    }
    return $y;
}

Божественно:

use feature 'current_sub';
sub power{$_[1]?($_[1]%2?$_[0]:1)*__SUB__->($_[0]*$_[0],int $_[1]/2):1}

Превращение O→A

Убого:

MODULE Power;

 PROCEDURE Do*(x: REAL; n: INTEGER): REAL;
 VAR y: REAL; i: INTEGER;
 BEGIN
  ASSERT(n >= 0);

  y := 1.0; i := n;
  WHILE i > 0 DO
    IF ODD(i) THEN y := y*x END;
    x := x*x; i := i DIV 2
  END
 RETURN
  y
 END Do;

END Power.

Уже лучше:

power ← f R N R { (x n) 
  (y) ← 1.0
  (↺) n > 0 {
    n|2 = 1 ? y ×← x
    x ×← x
    n ÷← 2
  }
  y
}

Божественно:

power ← {
    ⍵=0 : 1
    (1 ⍺)[1+2|⍵] × (⍺×⍺) ∇ ⌊⍵÷2
}

Превращение O→F

Убого:

MODULE Power;

 PROCEDURE Do*(x: REAL; n: INTEGER): REAL;
 VAR y: REAL; i: INTEGER;
 BEGIN
  ASSERT(n >= 0);

  y := 1.0; i := n;
  WHILE i > 0 DO
    IF ODD(i) THEN y := y*x END;
    x := x*x; i := i DIV 2
  END
 RETURN
  y
 END Do;

END Power.

Уже лучше:

: power ( real x  integer n -- real )
  real y  integer i

  n 0 < assert
  1.0 =:y
  n =:i
  begin
    i 0 >
  while
    i odd if y x * =:y then
    x x * =:x
    i 2 div =:i
  end
  y
;

Божественно:

: power ( n -- ) ( F: x -- y )
  dup 0< if drop fdrop abort then
  >r 1e
  begin r@ 0> while
    r@ 1 and 0<> if fover f* then
    fswap fdup f* fswap
    r> 2/ >r
  repeat
  r> drop fnip
;

Превращение O→L

Убого:

MODULE Power;

 PROCEDURE Do*(x: REAL; n: INTEGER): REAL;
 VAR y: REAL; i: INTEGER;
 BEGIN
  ASSERT(n >= 0);

  y := 1.0; i := n;
  WHILE i > 0 DO
    IF ODD(i) THEN y := y*x END;
    x := x*x; i := i DIV 2
  END
 RETURN
  y
 END Do;

END Power.

Уже лучше:

(module Power
  (procedure Do ((x REAL) (n INTEGER)) REAL
  (var ((y REAL) (i INTEGER)))
  (
    (assert (>= n 0))
    (:= y 1.0)
    (:= i n)
    (while (> i 0) (
      (if (odd i)
          (:= y (* y x))
      )
      (:= x (* x x))
      (:= i (div i 2))
    ))
    (return y)
  ))
)

Божественно:

(define (power x n)
(begin
  (when (< n 0) (error "Negative exponent"))
  (let ((y 1.0)
        (i n))
    (let loop ((x x) (i n) (y 1.0))
      (if (> i 0)
          (let* ((y (if (odd? i) (* y x) y))
                 (x (* x x))
                 (i (quotient i 2)))
            (loop x i y))
          y)))))

Информации суть

Есть известные трудности с определением того, что такое информация. И это понятно, ведь чтобы оперировать этим понятием, система уже должна обладать информационными свойствами, то есть в некотором смысле «знать», что это, на очень глубоком уровне. Здесь мы имеем дело не просто с безусловной рекурсией, приводящей к тавтологичности определения через само себя, а с безусловной мета-рекурсией, выводящей тавтологию на новый уровень. Поэтому невозможно нормально определить, что такое информация, можно только создать непротиворечивое пояснение, используя которое можно было бы создать модель, способную выполнять роль информации в модели мира, функционирующей в информационной же среде, и это тоже может быть полезным.