在我們的認(rèn)知中,無(wú)論如何也不會(huì)將一張紙和一整個(gè)宇宙相提并論。但是,現(xiàn)在卻有人告訴你只要將一張紙對(duì)折105次,整個(gè)宇宙都無(wú)法裝下它,因?yàn)樗扔钪孢€“厚”,這是真的嗎?
一張普普通通的A4紙,如果將它對(duì)折1次,厚度×2,對(duì)折兩次,厚度×4,對(duì)折三次,厚度×8,對(duì)折四次,厚度×16……
第n次對(duì)折的厚度其實(shí)就是初始厚度的n次方,但是對(duì)折到第七次的時(shí)候,因?yàn)榧垙埖膹椥缘木窒扌裕L(zhǎng)度達(dá)不到要求,無(wú)論使多大的力氣也無(wú)法將完成對(duì)折,這個(gè)時(shí)候A4紙的表面積也只有原來(lái)的64分之一。
那么,標(biāo)題上說(shuō)的對(duì)折105次的結(jié)論,又是如何得出的?
其實(shí),就目前的情況來(lái)看,一張紙根本無(wú)法對(duì)折那么多次。
那如果是一張又大又薄的紙呢,是否可以折更多層?早有一個(gè)不信邪的國(guó)外一個(gè)團(tuán)隊(duì)就做了這個(gè)實(shí)驗(yàn),他們用一張可以鋪滿整個(gè)廣場(chǎng)的紙進(jìn)行對(duì)折,每一次的對(duì)折都需要九個(gè)人共同完成。
第一次,第二次對(duì)折輕輕松松,到第七次對(duì)折也還游刃有余,但是到第八次對(duì)折的時(shí)候,隊(duì)員們就顯得有些力不從心了,但是使使勁也還行。八次以后,靠人力已經(jīng)無(wú)法完成對(duì)折了,于是他們請(qǐng)到了壓土機(jī)來(lái)幫忙,將紙壓平后繼續(xù)對(duì)折。
同樣的方法,隊(duì)員們完成了11次對(duì)折,這時(shí)的紙已經(jīng)變得和鋼板一樣硬,壓土機(jī)也沒有辦法對(duì)抗它。
目前的吉尼斯世界紀(jì)錄對(duì)折紙張次數(shù)為13次,是美國(guó)得克薩斯州的一位中學(xué)老師用一張長(zhǎng)達(dá)4公里的廁紙完成的,數(shù)十個(gè)人一起對(duì)折了四個(gè)多小時(shí)才完成。
雖然實(shí)際無(wú)法達(dá)到,但是我們可以大膽計(jì)算一下。
假設(shè)一張紙可以一直對(duì)折下去,它的初始厚度為0.1毫米,對(duì)折一次,厚度將會(huì)增加一倍,對(duì)折兩次,厚度增加4倍;
當(dāng)我們將這張紙對(duì)折14次之后,此時(shí)的厚度將會(huì)達(dá)到0.1毫米的14次方,也就是1640毫米,這個(gè)厚度已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)女性的身高;
當(dāng)對(duì)折到第23次時(shí),它的厚度將達(dá)到838360毫米,也就是838.36米,目前世界上最高的建筑迪拜塔總高828米,而一張對(duì)折的紙卻輕輕松松就超過(guò)了它;
當(dāng)對(duì)折到27次時(shí),這張0.1毫米的紙厚度將達(dá)到13421.77米,世界第一高峰珠穆朗瑪峰的高度為8848.4米,也就是說(shuō)對(duì)折27次后的紙厚度是珠穆朗瑪峰高度的近1.5倍。
當(dāng)我們繼續(xù)對(duì)折,對(duì)折次數(shù)達(dá)到37次時(shí),厚度已經(jīng)超過(guò)了地球的厚度。
當(dāng)對(duì)折42次之后,厚度為43.98萬(wàn)千米,這個(gè)厚度已經(jīng)超出了地球的范圍,同時(shí)超過(guò)了月球和地球之間的距離。
當(dāng)對(duì)折次數(shù)達(dá)到90次時(shí),這張紙的厚度達(dá)到了驚人的1308.5萬(wàn)光年,這個(gè)數(shù)字甚至已經(jīng)超過(guò)了本星系群的直徑——1000萬(wàn)光年。銀河系已經(jīng)是巨大的存在了,而星系群,相當(dāng)于數(shù)十個(gè)的銀河系,它的遼闊程度可想而知有多大。
對(duì)折次數(shù)終于來(lái)到了105次,此時(shí)的厚度也達(dá)到了4160億光年,目前人類可觀測(cè)宇宙的直徑約為930億光年,一張紙就輕松超過(guò)了它。
這件事看上去不可思議,甚至有的人會(huì)覺得是在胡說(shuō)八道,但是事實(shí)確實(shí)如此??茖W(xué)家們把這種現(xiàn)象稱作是“指數(shù)級(jí)爆炸”。
指數(shù)級(jí)爆炸是指在底數(shù)大于零的情況下,增長(zhǎng)量將會(huì)給最終結(jié)果帶來(lái)難以想象的改變。與初始值相比,一開始的增長(zhǎng)并不多,可能只是幾倍,但隨著增長(zhǎng)次數(shù)的累加,數(shù)字變化越來(lái)越快,顯示出來(lái)的威力也越來(lái)越大,最終出現(xiàn)爆炸式的增長(zhǎng)。
人們也將指數(shù)形容為“數(shù)學(xué)中的魔鬼”。
其實(shí),我們對(duì)于“指數(shù)級(jí)爆炸”并不陌生,故事和現(xiàn)實(shí)生活中,這樣的例子都不少見。
這是一個(gè)在印度民間廣泛流傳的故事。一位名叫達(dá)依爾發(fā)明了國(guó)際象棋,深受國(guó)王喜愛,國(guó)王想要賞賜他點(diǎn)什么,于是就問達(dá)依爾想要什么。
達(dá)依爾靈機(jī)一動(dòng),對(duì)國(guó)王說(shuō):“尊敬的國(guó)王陛下,如果真的要賞賜我的話,就請(qǐng)您在棋盤上的第一個(gè)格子放入1粒麥子,第二個(gè)格子放入2粒麥子,后面的每個(gè)格子的麥子數(shù)都是前面一個(gè)格子的兩倍,一直這樣放下去,直到放滿所有的格子,這就是我想要的賞賜?!?/p>
國(guó)王一聽,覺得這要求也太簡(jiǎn)單了,一個(gè)棋盤只有64個(gè)格子,幾粒麥子就能解決。于是便開始按照達(dá)依爾的要求放麥子。
但是放著放著就發(fā)現(xiàn)問題了,還沒有放到第20個(gè),一整袋的麥子就沒了,這時(shí)有一個(gè)大臣站出來(lái)說(shuō):“就算把整個(gè)印度的麥子都拿過(guò)來(lái),也放不滿這64個(gè)格子啊。”
如果按照達(dá)依爾的要求,放滿64格需要數(shù)萬(wàn)億顆麥子,相當(dāng)于全球2000年內(nèi)生產(chǎn)的所有麥子,這個(gè)賞賜永遠(yuǎn)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)了。
這個(gè)故事發(fā)生在我國(guó)明朝朱元璋時(shí)期,朱元璋率軍攻下了江浙一帶,當(dāng)時(shí)富甲一方的沈萬(wàn)三為了保命,主動(dòng)向朱元璋示好,向朱元璋進(jìn)獻(xiàn)了許多珍寶。
但是朱元璋對(duì)沈萬(wàn)三還是心存忌憚,他太過(guò)富有,很有可能是對(duì)自己潛在的威脅,為了收繳他的錢財(cái),朱元璋想了一個(gè)辦法,他先是給了沈萬(wàn)三1文錢,然后讓他第二天歸還2文錢,第三天還4文錢,以此類推。
沈萬(wàn)三不以為然,心想自己富可敵國(guó),還差你這幾文錢?于是便爽快地答應(yīng)了。還到后面可夠嗆,據(jù)說(shuō),沈萬(wàn)三當(dāng)時(shí)一共還了至少5億文錢,落得個(gè)傾家蕩產(chǎn)的結(jié)局。
指數(shù)級(jí)爆炸的威力我們算是見識(shí)到了,在了解了這么多有關(guān)于指數(shù)級(jí)爆炸的事例之后,我們所假設(shè)的“一張紙對(duì)折105次,厚將超過(guò)宇宙”這個(gè)說(shuō)法就更有可信度了。
看似又薄又容易破的紙張,在經(jīng)過(guò)上百次的折疊之后,竟也可以和宇宙相媲美,這正是世界的奇妙之處。
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