一張紙對折105次,宇宙真的就放不下了嗎?

Jlin
Jlin 2022-09-01 09:11
一張紙對折105次,宇宙真的就放不下了嗎?

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9條回答
  • 2022-09-01 09:57
    在回答這個問題前,我們得先了解下,紙能不能對折105次。事實(shí)上它是無法完成的,互聯(lián)網(wǎng)上流傳著一張紙永遠(yuǎn)不可能對折13次的說法是有根據(jù)的,拼命對折普通紙七八次就已經(jīng)是極限了。目前世界上對折次數(shù)最多的記錄保持者,就是把16459米的廁紙對折了13次,而且或是個有爭議的記錄。2011年12月5日,馬賽諸塞州圣馬可學(xué)校的老師和學(xué)生們,在一條215米的長廊內(nèi)完成這項(xiàng)任務(wù)——把紙折疊了13次,打破了2002年創(chuàng)下的12次折疊記錄。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,教授直呼實(shí)驗(yàn)進(jìn)行得太困難了。除了環(huán)境的原因外,這張紙到最后會變成一臺大紙團(tuán),無法長時間保持這種形狀。不過吉尼斯也不承認(rèn)這次折紙實(shí)驗(yàn),因?yàn)樗淖詈笠化B存在非常大的爭議,用了許多輔助設(shè)施才完成的。拋開能不能折疊105次不談,如果折疊105次會達(dá)到什么程度呢?一張紙對折105次的高度一張紙的厚度大約是0.1mm,那么對折一次后這張紙的厚度變成了0.2mm,對折兩次變成了0.4mm,雖然到目前來看這個紙的厚度并不起眼,但是繼續(xù)折下去數(shù)字會大到驚人。我們用n來設(shè)一臺公式:折疊n次后,紙張的厚度為0.1×2^n。用這個公式我們輕而易舉就能求出在對折105次后紙張的厚度,答案如下:我們將一張紙折疊23次,經(jīng)過公式運(yùn)算后高度差不多達(dá)839米,而地球上最高的建筑物迪拜塔也僅僅只有828米。折疊26次,差不多達(dá)到6711米,而世界最高的山峰珠穆朗瑪峰8848米的高度。按照公式繼續(xù)往下:將紙折疊37次后,紙張厚度為13743公里,超過了地球的直徑12742公里,地球也將無法容納它。接下來的步驟都為理論值,若將紙對折42次,厚度超過地月距離38萬公里還多6萬公里,可以做一臺到達(dá)月球的電梯了。折疊51次,厚度達(dá)2.3億公里,而地球到太陽的距離約為1.5億公里,整整超出了一圈半。對折57次,厚度約為147.2億公里,整個太陽系的直徑約為90億公里,紙張的高度遠(yuǎn)超過太陽系直徑。對折83次,這張紙的厚度已經(jīng)超過了銀河系的直徑。在經(jīng)過所謂的105次折疊之后,這個數(shù)值達(dá)到了4300億光年,而目前宇宙的可觀測直徑是930億光年,盡管科學(xué)家們相信宇宙仍在不斷膨脹,但理論上宇宙仍然無法容納折疊105次后的紙張。如果我們把紙繼續(xù)對折下去,它的厚度可以穿破宇宙邊界,這就是所謂的“指數(shù)爆炸”。什么是指數(shù)爆炸?1637年數(shù)學(xué)家笛卡爾為乘方數(shù)設(shè)計(jì)了一臺特殊的符號系統(tǒng),即指數(shù)函數(shù)。目前指數(shù)函數(shù)已經(jīng)成為高中數(shù)學(xué)中最初級的函數(shù)。在計(jì)算過程中,指數(shù)函數(shù)值的爆炸,不是數(shù)字爆炸,而是指數(shù)的爆炸。這里有兩個小故事來講述指數(shù)爆炸的“威力”。相傳,國際象棋由古印度的宰相西薩?班?達(dá)依爾發(fā)明的,而當(dāng)時的國外酷愛這種象棋,于是要給宰相重賞。這時候,宰相想要把這次的獎賞也分給仆人,于是靈機(jī)一動提出了一臺請求:國際象棋的棋盤共有64格,在第一臺格子里放一粒米,第二格里放兩粒,第三格里放四粒以此類推,也就是每一臺格子比前一臺小格多一倍。國王一聽馬上答應(yīng)了,一是認(rèn)為獎賞仆人是好事,二是認(rèn)為把64個格子放滿也不是指什么大事。放米工作開始了,國王先是拖來了兩大袋麥粒,以為這些麥子綽綽有余,隨著格子的鋪滿,國王很快發(fā)現(xiàn)即使拿全國的麥粒來也無法兌現(xiàn)。運(yùn)用我們剛剛的公式計(jì)算,國要拿出18446744073709551615顆小麥,估算這個龐大數(shù)量的小麥重達(dá)兩千多億噸。第二個故事是古羅馬有一臺千萬富翁與一臺布商簽合同,布商提出我這個月可以給你100萬元的貨物,而你只需要每天給我1分錢,第二天給我第一天的兩倍,以此類推給我一臺月就好。富商聽了特別開心,心想如何會有這么好的事情。合同簽署后,富商第一天給了1分,第二天給了2分,第十天也只是區(qū)區(qū)5元1角2分,富商心想這種好事每天都有就好了。第20天布商只拿到5242.88元,而前面20天加起來也不過只拿到萬把塊錢。而從從21天開始,富商需要支付超過1萬,第30天他需要支付超過1000萬元的錢,而富商只拿到了100萬的貨。最后,數(shù)學(xué)是人類思維表達(dá)形式的一種,可以幫助我們擁有縝密的推理和獨(dú)立的思考能力,小到買菜大到天文,處處影響著我們,而指數(shù)爆炸也只是這片瑰寶中的冰山一角。雖然一張紙永遠(yuǎn)不可能對折105次,但數(shù)學(xué)可以告訴我們,一張紙對折105次宇宙真的放不下,這就是數(shù)學(xué)的魅力。當(dāng)然,如果你不相信紙不能對折13次,不妨拿出你身邊的紙張?jiān)囈辉嚒?
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  • 2022-09-01 10:04
    有人將一張紙折疊103次了之后,便發(fā)生了一件奇怪、讓人震驚的事實(shí)!一張看起來平淡無奇的紙張能夠干些什么?如果有人告訴你,就是用這么一張平淡無奇的紙只要將它折疊103次,便能夠比整個宇宙都還大,你相信嗎?不妨先來聽3個例子。例子1:這個故事的背景是這樣的,說的是一臺數(shù)學(xué)家和皇帝下棋,如果是數(shù)學(xué)家贏了就可以向皇帝要麥子,最后數(shù)學(xué)家贏了。不過數(shù)學(xué)家在提出自個的請求的時候,他是這樣向皇帝討要麥子的。說國際象棋有多少個格子,就以此往格子里面的數(shù)量放多少顆麥子,簡單點(diǎn)地來說,就是在第一臺格子里面放入一顆麥子。第二個格子里面放入2顆麥子,第三個格子里面放入3顆麥子,第三個格子里面放入4顆麥子........以此推算皇帝一聽,覺得很簡單,認(rèn)為這不是一件很簡單的事的嗎?要求那么低,就認(rèn)為這很容易做到,于是便叫來了仆人。仆人先是拖來了兩大袋麥子,他很有信心地在一旁看著,結(jié)果發(fā)現(xiàn)即便拿來全國的麥粒也無法兌現(xiàn)這個承諾,這又是為何?答案先不說,留在最后揭曉。例子2:第二個故事是在古羅馬有一臺千萬富翁和一臺商人簽了合同,商人說不如這樣,我這個月給你100萬元的貨物。而你就只需要每天給我1分錢,第二天給我第一天的2倍,以此類推,按照這樣的方式給我一臺月就好。富翁聽了之后覺得很開心,認(rèn)為商人傻了,讓自個占了大便宜,簡直天掉餡餅。立馬就和商人簽訂了合約,他在第一天給了 1分,第二天給了 2分。到了第十天也只不過是區(qū)區(qū)的5元1角2分而已,直到這個時候富翁或是不敢相信,覺得自個撿到大便宜??上Ф檬撬恢?,這種開心的日子已經(jīng)維持不了多久了,很快他的噩夢就即將來臨了,到了第30天的時候,他就需要支付超過1000萬的錢了。要知道從一開始富翁拿到的貨價值才只不過是100萬而已,到最后他支付的錢反而還多了很多,自個虧死了。例子3:例子3是個選擇題,例如擺在你面前有2個選擇,第一臺選擇是一次性給你1億元,而第二個選擇就是每一天都給1元,然后以后每天給你前一天的2倍金額,連續(xù)給你一臺月。相信在看到這個題目的那一刻,很多人下意識地選擇一次性接受1億元。因?yàn)檫@樣看來,明顯第一種的方式能夠拿到的錢比較多,但是實(shí)際上第二種的支付方式,能夠拿到的錢更多,到最后共能夠拿到10.7億元。無論是從麥子的事例或是到富翁和商人到最后的那個選擇題,明明看起來很不可思議是不是?不就是在每個格子里面上以遞數(shù)的方式放上麥子嗎?這有什么困難的?又到富翁和商人以及最后的那個選擇題,事物的發(fā)展都不符合最后的常理發(fā)展,那么這到底是為啥?好了,接下來正式進(jìn)入到問題的本身,如果有人告訴你用一張紙張折疊105次,它甚至整個宇宙都放不下你相信嗎?表面上來看也不可能,但是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的結(jié)果讓人大吃一驚!用一張紙折疊105次,整個宇宙都放不下?答案讓人震驚!用一張紙折疊105次,整個宇宙都放不下?是不是真的?讓我們計(jì)算來計(jì)算一下這個問題,假設(shè)一張a4的厚度在0.1mm左右,折疊幾次的計(jì)算如此:折疊1次就是0.2mm折2次0.4mm 折3次0.8mm 折4次1.6mm 折5次3.2mm折6次6.4mm 折7次12.8mm 折8次25.6mm 折9次51.2mm的確一張a4紙的厚度并不起眼,但是只要繼續(xù)地折疊下去數(shù)字會可怕到你!一張折疊23次的紙,高度差不多是839米,這個高度比世界上最高的建筑物迪拜塔還要高一些。折疊37次,紙張厚度為13743公里,超過了地球的直徑12742公里折疊57次,厚度約為147.2億公里,而太陽系的直徑也只不過是90億公里折疊83次的厚度已經(jīng)超過了銀河系的直徑.....如果將它折疊105總厚度超過4160億光年,而目前宇宙的可觀測直徑在930億光年。折疊105次之后的數(shù)據(jù)為4160億光年,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了宇宙的直徑930億光年,所以從理論上,或是可以的。為啥只要將紙張折疊105,就整個宇宙都放不下了呢?事實(shí)上這涉及到一臺理論,那就是“指數(shù)爆炸”。的確一張紙看起來不起眼,但是如果在指數(shù)級的增長之下,那就不同了,可以稱之為“爆炸式增長”。而上面提到的那個象棋以及富翁和商人到最后的那個選擇題都跟其有關(guān),所以一切的數(shù)學(xué)問題在指數(shù)的計(jì)算之下,都會變得恐怖起來。當(dāng)然了從理論上分析一張紙折疊105次了之后,確實(shí)還大過可知的宇宙,但是從實(shí)際上不太可能將一張紙折疊105次。因?yàn)橐粡埣埖恼郫B的次數(shù)是有限的,世界上折紙次數(shù)最多的記錄也僅僅為13次。在2011年的時候,在美國的德克薩斯州,有一所學(xué)校的老師帶著老師,將一張長度約為4000米左右的廁紙進(jìn)行了對折。但是僅僅就只能對折13次,之后就再也進(jìn)行不下去了。并且在這個過程之中,還要借助其他的工具,才能夠更好地完成實(shí)驗(yàn),不過即便將廁紙對折了13次,但是這個紙張的狀態(tài)也不能夠維持太久的時間。他們所做的這個實(shí)驗(yàn)就是世界上對折次數(shù)最高的記錄了。
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  • 2022-09-01 10:07
    首先我們要確定宇宙到底有多大。當(dāng)然這個是很難確定的,這里我們就以可觀測宇宙直徑作為標(biāo)準(zhǔn),930億光年。平時我們都用紙張作為對折行為,感覺對折很簡單,甚至?xí)乱庾R地認(rèn)為一張紙可以隨意對折。事實(shí)上并不是這樣的,只是一般情況下我們對折時都不會超過5次。那么一張紙最多能對折多少次呢?純理論分析,只要一張紙足夠長(當(dāng)然紙?jiān)奖≡胶茫?,就能一直對折。但是,現(xiàn)實(shí)中,普通的紙張對折6次就很難繼續(xù)了。而人們進(jìn)行過的最多的對折次數(shù)是13次,是美國師生用了4公里的廁紙對折完成的,整個過程用了4個小時!不要認(rèn)為6次和13次相差不大,事實(shí)上相差很大,每對折次數(shù)增加一次,就是一次幾何式數(shù)量級的增長。那么對折105次后,會是指什么結(jié)果呢?假設(shè)一張紙0.1毫米,對折一次厚度翻倍,通過簡單的數(shù)學(xué)計(jì)算很容易得出結(jié)果,就是2的n次方。對折105次后,總厚度將會達(dá)到4160億光年!遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了宇宙的直徑930億光年,完全可以輕松放下整個宇宙!
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