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1 # 城市密碼
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2 # 媽咪說MommyTalk
題主聽過那個著名的故事嗎?
阿基米德和國王下棋,國王輸了,問阿基米德想要什麼獎勵,阿基米德說:“就在這個64格的棋盤上方米,第一格放1粒米,第二格放2粒米,第三格放4粒米,第四格放8粒米,第五格放16粒米,……以此類推,直到放完64格,我要這些大米。”
國王一想,這能有多少,幾粒米唄。。結果……
指數增長就像細胞分裂一樣,我們先來看看國王需要給阿基米德多少米:
1+2+2²+2³+……+2^63=?
結果是2^64-1粒米,這個數值大約是1.84*10^19粒米。
什麼概念呢?一斤大米我們按照20000粒估算,大約是0.92*10^15斤,也就是0.46*10^12噸。這可是個天文數字,畢竟人的一生也就吃15噸糧食。
現在回答題主的問題,如果真的存在這樣的紙可以對摺多次,只要對摺42次就可以連線地球和月球了,不過這只是理想狀態,沒有那麼大韌性那麼好的紙張。
題主只要知道指數增長很可怕就行了。
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3 # 星辰大海路上的種花家
一張紙多次摺疊,就能連線地球和月球嗎?
首先要確定下地月之間的距離,一般我們38.4萬千米來形容地月之間的距離,但實際地球約月球之間的距離是動態變化的,這個只是平均距離,那麼實際是多少範圍呢?
我們就按40.6萬千米來計算看看這個距離需要摺疊多少次!
一張標準列印紙的厚度為0.1MM,那麼可以計算了
0.1MM*2^n=40.6萬千米
n=log(40.6萬千米/0.1MM)/log2=12.608526033577194113258801916286/0.30102999566398119521373889472449=41.884616866058799706864936936754≈42次
因為沒法對摺41.88次,因此取值42次應該是沒有問題的。
當然一張紙不可能對摺那麼多次,一般的紙張都不可能超過10次,吉尼斯世界紀錄的紙張對摺次數也沒有超過13次(含),而且用的紙張也特別薄,並且那張紙面積特別大......
因此上文這是純理論計算而已,而實際這情況是不存在的,僅供各位參考而已!
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從最理想化的數學計算結果來說,一張普通的0.1毫米厚的A4紙如果能對摺42次,其厚度就能達到地月距離的38萬公里。但其實這是做不到的,因為一張紙正常情況下最多隻能對摺7次,就再也折不下去了。
在假設的理想狀態下,一張紙如果足夠大,足夠薄,可以摺疊無窮大次。但是,世間上現實中根本就不存在無窮大且無窮薄的紙,所以如果你拿一張普通的A4紙親自試試就會發現,折到第六次就再也疊不動了,如果力大或藉助工具,最多勉強能實現終級的第七次摺疊,此後再也沒有疊下去的可能。
從算術角度,一張0.1毫米厚的紙在摺疊n次後,其厚度就將是0.1毫米乘上2的n次方,這個故事和古印度的“棋盤上的麥粒”雷同,因為僅2的幾十次方就是一個巨大的天文數字。如果一張紙疊能到第42次,就能超過地球到月球之間的距離——地月距離平均為38萬公里。
紙在0.1毫乘以2的七次方時並不算大,甚至未超25釐米,但為何就不能繼續疊?因為每摺疊一次紙,其實都用到了一次以上次厚度為半徑的摺疊,這個摺疊半徑是實實大大的在消耗著紙張的長寬。紙的材質具有彈性和韌性,當摺疊厚度厚到一定程度,則紙張的長度必需要足夠長才能繼續對摺下去,否則紙張就會斷開或無法翻動。相對於紙張的N次簡單直接平鋪疊放,紙的N次摺疊的彈性會有相當強烈的倍增,所以當一張紙疊一定厚度後,就很難再繼續摺疊下去了,這個次數也不大,通常為6到7,如果紙再大一些或薄一些,通常9次為極限,算術極限為14次。具體推算方法為,設紙為正方形,邊長為a,厚度為h,每當摺疊一次,紙的邊長不變,而厚度則變為2h,所以當摺疊次數n為偶數次時,摺疊邊長為l/(2^(0.5*n)),厚度變為2^n*h,當滿足n>2/3*(log2(l/h)-1)時無法摺疊。根據日常人們使用的紙張的狀況,厚度大約為0.1mm,假設邊長為1米,根據以上公式,可以得出n>8.1918時無法摺疊。再考慮人類現實可以平鋪的紙面,厚度不變,邊長達到一公里時,根據以上的公式,可以得出n>14.8357時無法摺疊,即只能摺疊14次。目前紙張對摺的世界紀錄是13次,所選用的紙張不僅特別薄,而且長度接近4公里,疊出來的厚度僅8米左右,已是地球上的紙質材料能翻疊的極限。